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地质条件对经济型地源热泵的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-12-31  来源:互联网  作者:manage  浏览次数:603
核心提示:一、经济型地源热泵系统的特点    1、经济型地源热泵系统是适用于小型、分散、保温性差的低层建筑和低投资、低运行费的供暖系统。    2、相应的地下换热方式:   (1)分散布置地埋管   (2)集中供回水、分散设置机组 二、影响地埋管地源热泵系统的地质、水文
 
 


一、经济型地源热泵系统的特点

   1、经济型地源热泵系统是适用于小型、分散、保温性差的低层建筑和低投资、低运行费的供暖系统。

   2、相应的地下换热方式:

   (1)分散布置地埋管

   (2)集中供回水、分散设置机组

二、影响地埋管地源热泵系统的地质、水文地质要素

      1、地埋管换热系统的原理和传热机制传热机制:

    (1)岩土体、管壁的热物性

   固体中的热传导(热导率)和地下水的热对流(含水层厚度、地下水流速)。

   (2)传热温差

   地层平均温度与循环液温度(由机组运行工况决定)之间的温差。

   (3)换热器的传热面积

   埋管形式、管沟的尺寸、管径、换热器长度、填料。

     2、影响换热经济性的地质、水文地质要素

    (1)松散层的厚度,决定利用空间即成孔深度

    (2)地下水含水层厚度、水位、径流速度

    (3)地温决定反向温差的大小即可利用性

    (4)不利地质体,热导率低(疏干层)和可钻性差(卵石层)的地层

三、北京市平原区地质、水文地质特征 
     地形地貌、水系
     第四系
     地层
     地下水系统
     第四系孔隙地下水的补给、径流和排泄
     近期地下水埋深
     浅层地温
     1、地形地貌

     北京地区地层除缺失晚奥陶至中石炭外出露齐全。

     北京地区地埋管地源热泵系统主要在第四系内实施。

     第四系(Q):岩性主要为粘性土、砂、砂砾石,平原区内广泛分布,厚度变化大,揭露的厚度最大达1000m以上。

     水文地质剖面示例

     4、地下水系统划分

     拒马河冲洪积扇孔隙水系统(Ⅰ区) 

     永定河冲洪积扇系统 (Ⅱ区) 

     潮白河-蓟运河冲洪积扇孔隙水系统 (Ⅲ区)

     南口洪积扇及山前河流洪冲积平原子系统(北运河水系)(Ⅲ1区)
 
     潮白河冲洪积扇子系统(Ⅲ2区) 

     蓟运河冲洪积扇子系统(Ⅲ3区)

     5、第四系孔隙地下水的补给、径流和排泄

     北京平原浅层地温一般为13~15度,局部具有地热异常15~18度。

四、地埋管地源热泵系统的适宜性
    基本的约束条件
    竖直型地埋管换热系统分区指标
    初步成果

     初投资是影响地埋管地源热泵系统经济性的主要约束条件。由以下条件的组合反映出适宜性的差别。

  (1)松散层厚度

  (2)含水层累计厚度

  (3)卵砾石及疏干层厚度

     第四系松散层的厚度30~60米;

     卵石厚度 >10米;

     含水层累计厚度 <10米;


五、结论和建议 

    1.结论

  (1)地埋管换热系统是小规模、分散建筑群采用的较经济型换热方式。

  (2)地埋管地源热泵系统在北京大部分地区可用,但在石景山山前、海淀区山前一带、丰台区大部、房山区的东南部及大兴区西部地区,由于在冲洪积扇的顶部,因沉积物颗粒粗大、垂直埋管的成孔难度大,初投资较高,可采用水平埋管方式。

  (3)合理设计埋管方式、埋设深度和孔间距是影响系统经济运行的重要因素。

    2.建议

   (1)针对不同地质情况,应在区域开展勘查工作,通过钻孔和现场换热试验了解岩土体热物性,从而为换热系统的合理设计提供依据。

   (2)由于竖直地埋管换热系统占地小,换热效率高等特点,实际工程中应多采用。

  (3)因地制宜,与其它可再生能源相结合,综合利用。
 
 
 
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