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1、地下水地源热泵热源井及回灌设计 一、地下水地源热泵热源井设计要点 水文地质勘察应包括以下内容：地下水类型；含水层岩性、分布、 埋深及厚度；含水层的富水性和渗透性；地下水水温及其分布；地 下水径流方向、速度和水力坡度；地下水水位动态变化；地下水水 质等。在确定有足够、适宜的水源地下水的情况下，应进行水文地质试验 。试验应包括以下内容：抽水试验；回灌试验；测量出水温度；水 流方向试验；取分层水样并化验分析分层水质；渗透系数计算等。抽水试验及回灌试验应满足下列要求：1) 抽水试验应稳定持续12h，且出水量应大于设计出水量，水位 降深应小于5m；2 ) 回灌试验应稳定持续36h以上，且回灌量应大于设计
2、回灌量。 二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求 地下水热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范（ GB50296）的相关规定；并应包括下列内容：1) 热源井的管井构造设计，包括井室、井壁管、过滤管、沉淀管 、填砾层等的构造，尺寸及规格，还须校核过滤器表面渗透速 度、当其速度超过允许流速时，应调整过滤器的尺寸（口径或 长度）或出水量，以保持含水层的渗流稳定性。2 ) 管井的设计深度，应根据需水量和拟开采热源井含水层的埋深 、层厚、水质、渗透性及出水能力等因素综合确定。二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求 地下水热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范（ GB50296）的相关规定；并
3、应包括下列内容：3 ) 井孔必须保证井管的安装和维护，井管必须保证抽水设备的正 常工作，并应采取减少空气侵入的措施。4) 井管直径可根据取水量和管内流速计算确定。井孔直径除应能 下入井壁管和滤水管外，还应满足围填滤料的要求。井孔终孔 直径大于井管外径：采用填砾过滤器时，在中、初砂含水层中 应大于200mm，在粉、细砂含水层中应大于300mm；采用非填 砾过滤器时，应大于1000mm。二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求地下水热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范（ GB50296）的相关规定；并应包括下列内容：5 ) 井壁管和滤水管根据井深、水质、技术经济条件等，可选用 钢管、钢筋混凝
4、土管、铸铁管、混凝土管、塑料管、无砂混凝土 管等管材。各种管材的适宜深度应按表1的规定取值。金属井管 用管箍丝扣连接或焊接；钢筋混凝土管、塑料管等采用焊接；混 凝土管与无砂混凝土管采用粘接加绑扎。表1 各种管材适宜深度表管材类型钢管铸铁 管钢筋混凝土管塑料管混凝土管无砂混凝土管适宜深度(m)400200400150200150100100二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求地下水热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范（ GB50296）的相关规定；并应包括下列内容：6 ) 过滤器根据含水层岩性进行选择，过滤器可采用填砾过滤器和 非填砾过滤器。采用填砾过滤器的管井，井管与井孔均必须圆 直
5、，井管下入井孔时，必须要安装井管找中器。7) 沉淀管底部必须用钢板焊死，并座落在坚实的基础上，若下部 孔段废弃不用时，必须用卵石或碎石填实。8) 填砾石滤料必须按标准要求严格筛选，管外封闭中滤料项部至 井口段，采用干粘土球填实。二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求地下水热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范（ GB50296）的相关规定；并应包括下列内容：9) 井口装置在设计时，应考虑设置回流管和排污管。10) 管井抽水泵一般选用潜水泵。潜水泵下放深度应在动水位下 5m处，安装要平稳，泵体应居中。水泵扬程应包括井内动水位 到机房地面高度、管道阻力、水泵管道阻力和设备或板式换热 器阻力。
6、11) 抽水井、回灌井施工完毕后，应立即进行洗井，直至水清砂 净；抽水井、回灌井在进行抽水、回灌试验和运行后，方可投 入正常使用。二、地下水地源热泵热源井设计与施工要求抽水井与回灌井宜能相互转换，其间应设排气装置。抽水管和回灌 管上均应设置水样采集口及监测口。 根据地下水源热泵系统的设计和热泵机组的选型，确定热源井抽水 量和回灌量及地下水利用温差。当水温和水量不能满足水源热泵机 组使用要求时，可通过混水或设置中间换热器进行调节，以满足机 组使用要求。 应根据地下水位、流向、补给条件和地形地质情况考虑井群布置方 案，合理选取和布置取水井、回灌井的数量及位置。取水井、回灌 井的间距应根据试验井的热
7、干扰半径确定，一般以5080m为宜。地下水供回水管的布置应考虑多口取水井、回灌井水量的平衡。地 下水供回水管宜采用聚乙烯管直埋敷设，供水管宜保温，在寒冷地 区，系统侧的循环水路应有防冻措施。输水管网设计、施工及验收 应符合现行国家标准室外给水设计规范（GB50013）及给水 排水管道工程施工及验收规范（GB50268）的规定。三、地下水地源热泵对水质的要求 地下水的水质包括水的化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等，参考现行国家标准工业循环冷却水处理设计规范（GB50050）的要求，并结合地下水地源热泵系统的工作特性及地下水化学特点，地下水地源热泵用地下水水质参考标准见表2。 序号项目名称允
8、许值 1含砂量1/20万 2浊度20NTU 3pH值6.58.5 4硬度200mg/L 5总碱度500mg/L 6全铁0.3mg/L 7CaO200mg/L 8Cl-100mg/L 9SO42-200mg/L 10SiO250mg/L 11Cu2+0.2mg/L 12矿化度350mg/L13游离氯0.51.0mg/L 14油污80一抽一灌200中粗砂5070一抽二灌100细砂3050一抽三灌50地埋管管材及水力计算 一、岩土热物性参数 岩土体类型、热特性、热传导性、含水率、密度、温度等是影响地埋管换 热系统性能的主要因素。就地表而言，垂直地表土方向的导热性大于水平 方向的导热性，岩土的热物性参
9、数可参见表1。表1 岩土热物性参数序号岩土名称天然含水量密度导热 系数导温系数比热容(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K) 1粉土16.315900.630.001291.11 2粉土22.919201.260.001581.5 3粉土26.921301.790.002641.15 4粉土25.318501.450.001781.59 5粉土2619301.610.002221.35 6粘性土26.319901.410.001641.56 7粘性土1920001.20.001521.42 8粘性土29.820501.660.001711.71 9粘性土30.12110
10、1.630.001971.41导热系数比热容序号岩土名称天然含水量密度导热 系数导温系数比热容(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K) 10粘性土2721701.550.001831.41 11粘性土2920201.690.001841.64 12粘性土31.421401.850.002231.4 13粘性土2020901.190.001361.51 14细砂22.118001.60.002091.53 15细砂11.115700.730.001651.02 16细砂5.513100.640.001761 17细砂814200.650.001960.84 18细砂16.
11、114600.860.00211.01 19中砂714900.790.002010.95 20中砂13.815101.060.002550.99 21粗砂12.412601.060.002851.06 22砾砂8.919501.410.002810.93 23砾砂5.316001.040.00280.84 24粗砾砂23.321301.880.002281.39 25粗砾砂21.922001.750.001881.52 26圆砾9.518601.440.003180.88 27圆砾10.518300.940.001980.93表1 岩土热物性参数序号岩土名称天然含水量密度导热 系数导温系数比热
12、容(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K) 28卵石+砂9.818401.620.003580.8929砂岩22501.840.00350.8430石灰岩27003.140.00460.9131石灰岩22501.280.002450.8432石灰岩20001.160.002270.9233石灰岩17000.930.002140.9234大理石+花岗岩30003.60.005170.8435大理石+花岗岩28003.450.004870.9136花岗岩27003.140.00460.9137石灰质凝灰岩13000.520.001570.9238灰质页 岩17600.830
13、.001661.02表1 岩土热物性参数二、地埋管管材地埋管管材及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和出厂 合格证。地埋管管材及管件应采用相同材料，且应具有化学稳定性好、耐腐 蚀、导热系数大、流动阻力小等质量特性，一般采用高密度聚乙烯 管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC ）管。地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。聚乙烯管应符合 给水用聚乙烯（PE）管材GB/J13663的要求；聚丁烯管应符合 冷热水用聚丁烯（PB）管道系统GB/T194732的要求。管材的公称 压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不宜小于 1.0MPa。地埋管外径及壁厚
14、可按表2、表3的规定选用。 公称外径dn平均外径公称壁厚/材料等级 最小最大公称压力1.0MPa1.25 MPa1.6MPa 202020.3 252525.32.3+0.5/PE80 323232.33.0+0.5/PE803.0+0.5/PE100 404040.43.7+0.6/PE803.7+0.6/PE100 505050.54.6+0.7/PE804.6+0.7/PE100 636363.64.7+0.8/PE804.7+0.8/PE1005.8+0.9/PE100 757575.74.5+0.7/PE1005.6+0.9/PE1006.8+1.1/PE100 909090.95.
15、4+0.9/PE1006.7+1.1/PE1008.2+1.3/PE100 1101101116.6+1.1/PE1008.1+1.3/PE10010.0+1.5/PE100 125125126.27.4+1.2/PE1009.2+1.4/PE10011.4+1.8/PE100 140140141.38.3+1.3/PE10010.3+1.6/PE10012.7+2.0/PE100 160160161.59.5+1.5/PE10011.8+1.8/PE10014.6+2.2/PE100 180180181.710.7+1.7/PE10013.3+2.0/PE10016.4+3.2/PE100
16、200200201.811.9+1.8/PE10014.7+2.3/PE10018.2+3.6/PE100 225225227.113.4+2.1/PE10016.6+3.3/PE10020.5+4.0/PE100 250250252.314.8+2.3/PE10018.4+3.6/PE10022.7+4.5/PE100 280280282.616.6+3.3/PE10020.6+4.1/PE10025.4+5.0/PE100 315315317.918.7+3.7/PE10023.2+4.6/PE10028.6+5.7/PE100 355355358.221.1+4.2/PE10026.1+5.2/PE10032.2+6.4/PE100 400400403.623.7+4.7/PE10029.4+5.8/PE10036.3+7.2/PE100表2 聚乙烯（PE）管外径及公称壁厚（mm）
