辐射井在黄山地区地热能采集工程中的应用

 辐射井在黄山地区地热能采集工程中的应用

董峰（安徽省地质环境监测总站  233000）

刘静（安徽水文地质工程地质公司233000）

摘  要:  结合取水井施工实例，介绍黄山地区地层开采地下水工程的设计思路、施工经验，特别是浅层砂砾石地层中辐射井开采超大涌水量的成功取水施工经验，供同类工程借鉴。

关键词: 黄山地区浅层砂砾层辐射井超大水量设计施工

一、引言

    随着国民经济的快速发展，我省皖南山区城市建设也步了快车道，高档酒店、高档住宅区、写字楼、办公楼等工程项目越来越多，环保、节能的地源热泵系统得到广泛应用，城市开采地下水需求量也越来越大（单个地源热泵系统需要的地下水量1000～3000 m³/d）。

    黄山地区，地层含水层主要为砂砾层，层位很薄、均匀性差，下伏基岩面起伏较大，普通取水管井很难保证有效出水量（单井出水量一般为50～100m³/d），再加上设计、施工不当，往往造成干井现象。

    如何有效开采地下水，已经成为黄山地区地热能采集工程中的一个重要问题。为了总结黄山地区辐射井取水经验，笔者结合黄山市民中心游泳馆的成功取水实例，介绍该类地层采取地下水设计、施工经验，供类似工程施工时参考。

二、工程概况

    黄山市体育馆位于黄山市北区，屯光大道东侧。我公司承担了场馆中的地源热泵系统取水工程。该工程要求施工一口单井出水量不小于146m³/h的地热能采集水井。

三、场地水文地质条件

    场区地貌单元为山地、山间谷地，地下水属松散岩类孔隙水，主要含水岩性为砂卵砾石层。地下水动态变化主要受大气降水、蒸发、人工开采，新安江水位等因素影响。地下水峰值多出现于6-9月份，两个谷值多出现于上一年12月至翌年1-5月份，即两个枯水期，地下水位年变幅度2.00m左右。地下水主要以大气降水入渗补给为主，蒸发、人工开采为主要排泄方式。

场区地层情况如下：

    a、粉质粘土

    0.00～2.00m，褐黄色，湿，含砂质及铁锰质结核，下部夹块石。该层不富水。

 b、砂卵石层

   2.00～12.00m，灰黄色，很湿，分选性差，卵石含量25%，最大粒径30mm，透水性良好，为该场区主要含水层。

 c、强--中等风化泥岩

    12.00m以下，紫红色，上部岩芯呈粘土状，下部呈碎块状，该层含水微弱，为不透水层。

四、水源热泵机组在黄山市应用分析

    辐射成井法是地质人员专有技术之一，空调主机是空调生产厂家的专有技术，当地政府还有相关的用水政策，集成公司就要综合上述技术结合各地的具体情况（气候、水温、地质、地表水、政策）做出相应的设备选型和相应运行费用的方案供用户选择，从专业的跨度上集成公司只能选用而不能调和，特别是各地区对地下水、地表水用水政策差异很大，因此水/地源热泵机组的应用是非常复杂的一个综合系统的课题，安徽省委省政府非常重视浅层地热的利用，为了推广水/地源热泵技术的应用,2009年已由安徽省国土厅委托安徽省地质环境监测总站全面实施省内浅层地热普查工作，根据普查的结果在省内做出相应区域浅层地热、地表水、地下水合理应用指导方案，并制定相应优惠奖励的政策，全面推动全省节能环保减排工作的进行，安徽省地矿局成立了《地源热泵研究中心》，专项负责省内水/地源热泵工作的研究、指导和应用工作，碳的过量排放使地球气候升温危及人类生存环境，哥本哈根全球气侯大会，使人们充分识到节能减排的重要性，因此从空调的技术应用上，空调人在政府的政策引导下要组合各项专业技术，想方设法贴近节能减排，给全社会中央空调节能减排提供可靠的空调技术及应用设计方案，节能减排从点滴做起，节能减排从我做起，为保证我们的家园碧海蓝天美景永在而不懈努力。

    黄山市是旅游观光城市，为环保严禁竖烟囱，严禁燃煤，在以前大型酒店中央空调只能采用水冷螺杆+燃油锅炉或溴化锂主机、小型宾馆一般采用风冷冷热水模块机组形式，由于柴油价格上涨因素，供冷供热的运行费用相当高，黄山市在地下水位相对稳定的区域采用浅层地下水作水源热泵热源水，完全能满足水源热泵设备的需要，能够保证制冷、制热、制60℃卫生热水的需求，比较采用水冷螺杆+燃油锅炉或溴化锂主机方式、风冷冷热水模块机组方式，水源热泵机组方式节支可达35-65％以上。

    在黄山也有应用地表水的实例，由于地表水水深仅1.5-4m，在冬季环境温度-5时，水温低于6℃，而普通水源热泵机组进出水温差为5-8℃，为了保证水源热泵的正常运行，必须加装板换，而通过板换又有2-4℃的换热温差，这样进入机组的水温就肯定在4℃以下，在设计方案上必须要备用加热锅炉或在闭式冷却系统上添加防冻液，否则机组壳管就会结冻而不能正常运行，而比较辐射成井方式，由于辐射井出水温度在16℃左右的稳定性，黄山市冬季供热90天，供冷120天计算，其辐射井方式的运行费用要比地表水方式节约运行费用15％以上，而运行管理相对简单，在常年有地表水水深1.5-4m区域（注：当地表水水深5m以上时，水下5m水温可达7℃以上，可订制合肥天鹅空调进出水温差2-3℃水源热泵主机，直接使用地表水），其打井费用与板换费用投资相当，由于辐射井的特点，其保养维护费用低、使用寿命可达30年以上，因此特别建议黄山区域在地质条件适合的地区，应优先选择辐射成井/水源热泵主机中央空调方案。

案例详情请点击：