醫(yī)院淺層地熱能評估報告

淺層地熱地質條件評價報告委托單位：唐山市豐南區(qū)醫(yī)編寫單位：河北省地礦局第二地質大隊地熱開發(fā)所 長：技術負責：報告編寫：金路湛丹報告審核： 總工程師：高孝提交日期：20111229 第0 任務由 工作依 目的任 第1 項目概 工程概 平面布 第2 工作簡 以往工作程 本次完成工 工作質量評 第3 淺層地熱地質條 區(qū)域地質背景條 場地淺層地熱條 第4 淺層地熱適宜性評 現(xiàn)場熱響應試 場地適宜性評 項目可行性分 換熱孔布置要 地溫場均衡分 第5 風險因素與對策分 項目自身風險因 地質分 第6 結論與建 結 建 0章前言（稱“評價區(qū)”）進行淺層地熱地質條件評估工作。1《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50366-2005（2009版2《淺層地熱能勘查評價技術規(guī)范》DZ/T0225-3《地熱資源地質勘查規(guī)范》GB/T11615-20101、目2、任基本查明評價區(qū)淺層地熱地質進行現(xiàn)場熱響應試驗，對不同工況下場地換熱能力進行試驗測試；給出評價區(qū)淺層地熱能利用適宜性結論和地源熱泵系統(tǒng)可行性結論；提出換熱孔布置要求、項目風險因素及技術對策等方面的意見和建議。第1 擬建唐山市豐南區(qū)醫(yī)院位于唐山市豐南區(qū)西城區(qū)，西至鐵西路，（見圖11805′29.8″，北緯：3934′58.8″。擬建唐山市豐南區(qū)醫(yī)院總用地面積為62140m2（93.2畝，項目總投資約1.75億元。主要建設內容見表1。表 工程概況一覽面積冷負荷熱負荷4-1383圖 交通位置示意根據(jù)工程總平面布置圖，本項目建筑總占地面積為62140m2（93.2畝，其中一期占地為8081.27m2（合12.13畝2188.67m2（合3.28畝其它地表硬化、綠化占地面積為（合77.83畝（見圖2章工作簡述。表 主要參考資料一覽12河北省市市區(qū)域3報告（2001-2005年45質和現(xiàn)場熱響應試驗水質分析等工作主要工作量見表3作布置見圖3。表 完成主要工作量一覽單位1組3件1圖 勘察孔布置評價技術規(guī)范收料翔實可靠野外工作認真細致。野外工作結束后，進行了全面的數(shù)據(jù)整理，做到原始資料真實可靠、第3 區(qū)域地質構222蘭峪復式背斜（Ⅲ7）開灤臺凹（Ⅳ28）的中部?；讟嬙燧^復雜222碑子院背斜：評價區(qū)位于碑子院背斜東翼，距軸部約580m，該背斜東南翼地層呈倒轉或近于直立，西北翼較緩。由古生界寒武系、上元古界青白口系和中元古界薊縣系地層組成，核部為薊縣系地層，地層完整性較好，背斜軸部呈NNNE向延伸。區(qū)域地層巖評價區(qū)上覆為第四系松散沉積物，厚約460m，下伏基巖為寒武奧陶系。第四系描述如下（Q1：（Q2：（Q3：（Q4：地層巖性條根據(jù)鉆孔情況評價區(qū)150m深度范圍內主要巖性為粘性土、砂層和卵礫石層。地層特征見表4和圖4。表 地層特征一覽埋深厚度①1-0-②10-15-③25-5-30-0-等④40-20-60-0-⑤70-8-⑥78-5⑦83-7-⑧90-0-⑨100-8-⑩55120-130-5等153水文地質條評價區(qū)第四系松散巖類孔隙水可分為淺層水和水（見圖5、圖6淺層水（Ⅰ+Ⅱ含水組）屬第四系潛水-微承壓水，沉積時代為四紀全新世（Q4）及晚更新世（Q3，水位埋深約13，主要巖性為10303/hm化學類型為CO3Ca型，礦化度小于1g/。水動態(tài)類型為降水補給開采型，水位年變幅2.03.0m左右，且呈逐年下降趨勢，年平均下降約0.4m。水（Ⅲ+Ⅳ含水組）屬第四系承壓水，沉積時代為第四紀中更新世（Q2）及早更新世（Q1，水位埋深約28m，主要巖性為中細砂、粗砂及卵礫石，富水性較強，單位涌水量1030m3/h·類型為CO3aCa1g/。水主要補給來源為側2，且呈逐年下降趨勢。評價區(qū)第四系水位埋深約13m，存在多個含水層，水量豐富，水工程地質條根據(jù)鉆孔情況，評價區(qū)150m深度范圍內主要為粘性土層、砂層和卵礫石層。各層工程地質特征見表5。表 工程地質條件說明110-40-90-5-270-145-5-35-根據(jù)評價區(qū)鉆探勘察結果，場地150m深度內存在的砂層和卵礫第4 地層初溫測（如圖7孔安裝完成后在EE管內的水與巖土體6。圖 水溫平衡法測試巖土初始平均溫表 水溫平衡法測試參數(shù)zk1測試孔：zk1測試孔巖土初始平均溫度采用地埋管水溫平衡法，測試孔巖土初始平均溫度測試時間為20112-1213:5500~15:2500，歷時1小時30分鐘40秒，圖8為zk1測試孔地層初始平1331s13.313.05℃。圖 zk1測試孔地層平均初始溫度測試曲熱流工況測1400~20111318，歷時47小時18分鐘A表達式為：Tt ln4aqR

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r2 式中Tft——隨時間變化的地埋管換熱器進出水平均溫度ql——單位延米地埋管換熱孔換熱量——巖土體導熱系數(shù)a——巖土體導溫系數(shù)r——鉆孔半徑——Rb——鉆孔內熱阻，m·KT0——地層初始根據(jù)上式可推導利用恒熱流模擬試驗數(shù)據(jù)計算巖土體導熱系數(shù)的公式和方法，Tftklnt

（如圖9（2kk（2）可計算巖土體導熱系數(shù)。圖 zk1孔穩(wěn)定熱流測試地埋管進出水平均溫度及對數(shù)擬合曲導熱系數(shù)=2.55W/m·K。夏季工況測1406~20111433，歷時48小時27分鐘（夏季工況測試即夏季地埋管換熱器的換熱能力測試zk1測試孔穩(wěn)定工況（夏季工況）測試中，測試設定初始參數(shù)為地埋管測試孔進水溫度321.53h由圖10可以得出，在測試開始運行至100620秒（1677分鐘的測試數(shù)據(jù)從100620（1677分鐘后為有效在此時間段內，地埋管測試孔的進水溫度均值31.9，出水溫度均值27.6℃，進出水溫設定值偏離均小于0.3℃，測試數(shù)據(jù)有效。根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關系，使得熱量Q曲線與流量m△T100620秒（1677分鐘）以后時間內，流量的均值1.53h，測試孔換熱量均值7.5kW，測試100m，因此每延米地埋管換熱量為75.01W。10zk1夏季工況測試地埋管換熱器進、出水溫度變化曲冬季工況測（冬季工況zk2（冬季工況122417:15~2011122615:1546小時，測試設定初始參數(shù)為地埋管換熱孔進水溫度4℃，流量為1.5m3/h，測試論見圖11由圖160480（1008分鐘（冬季工況測試的測試數(shù)據(jù)從60480（1008分鐘3.8℃，出水溫度均值6.83℃，進出水溫差3.03℃，進水溫度與設定值偏差0.2℃，在有效時間內，進水溫度與設定值偏離均小于0.3℃，測試數(shù)據(jù)有效。圖 zk2冬季工況測試地埋管換熱器進、出水溫度變化曲根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關系，使得熱量Q曲線與流量m、溫差T曲線的穩(wěn)定趨勢基本一致。在60480秒（1008分鐘）以后時間內，流量的均值1.53h，換熱孔換熱量均值5.28kW，換熱148m，因此每延米地埋管換熱量為35.68W。zk3測試孔穩(wěn)定工況（冬季工況）測試中，測試時間20112710:45~2011122910:27，歷時4742分設定初始參數(shù)為地埋管換熱孔進水溫度41.53h論見圖12。由圖12可以得出，在測試開始運行至53100秒（885分鐘（冬季工況）測試的測試數(shù)據(jù)從53100（885分鐘4.017.03出水溫差3.020.010.3℃，測試數(shù)據(jù)有效。圖 冬季工況測試地埋管換熱器進、出水溫度變化曲根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關系，使得熱量Q曲線與流量m、溫差T曲線的穩(wěn)定趨勢基本一致。在53100（885分鐘1.5m3h5.23kW，換熱148m，因此每延米地埋管換熱量為35.59W延米地埋管換熱量為35.64W。適宜性評價原根據(jù)地質條件，換熱方式及建設成本進行適宜性分區(qū)，可分為：適宜區(qū)、較適宜區(qū)和不適宜區(qū)。 用，其適宜性分區(qū)主要指標見表7。表 地埋管（豎直）換熱適宜性分分區(qū)指標（200m范圍內第四系厚度卵石層厚度含水層厚度<30場地適宜性評評價區(qū)上覆土460m；水位埋13m，含有多個含水地質條件可行條件較為適宜地源熱泵工程，項目可行。換熱能力可行本項目主體建（包括一期工程和遠期工程總用地面積為m2（合93.2畝，其中建筑占地面積10270m2（15.4畝，其它地表硬化、綠化占地面積為51870m2（合77.8畝。經(jīng)現(xiàn)場熱響應試驗獲得如下數(shù)據(jù)：4℃工況下單位換熱量為35.64W/m；32℃工況下單位換熱量為75.01W/m。因此，評價區(qū)換熱能力驗算如下暫定為120m則單孔換熱量為4.28KW和9.0KW；暫定孔間距4m，則孔均占地面積為16m2。計算結果見表8。表 評價區(qū)換熱驗算一覽總負荷占地面積（可供地埋管施工用地基本原根據(jù)規(guī)范要求，豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m，孔徑宜小于0.1m，鉆孔間距應滿足換熱需要，宜為36。水平連接管的深度應在凍土層以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。放置和操作施工機具及埋設室外的需要：的占地面積及其分布場地內樹木植被排水溝及輸電線、電信電纜的分布場地內已有計劃修建的管線和構筑物分布及其埋深；場地內已有水井的位置。換熱方地埋管模型計算和實踐經(jīng)驗均表明，雙U型埋管比單U型埋管可提高15%~20%的換熱能力?？紤]到鉆井成本和可利用土地面積等因素建議采U型地埋管換熱器有效解決單位場地面積換熱量孔115m，145-153m為卵礫石層，漏水較為嚴重，成孔時可能需要護壁機房或以機房為中心設置，為達到充分利用有限的土地面積的目的，建議布孔間距為4-5m。地溫場均衡分根據(jù)表1提供的地源熱泵負擔的建筑物全年總冷、熱負荷，冬季取熱量2.88*107kwh，夏季排熱量2.2608*107kwh和一個采暖季后，向的排熱量為0.6192*107kwh=2.22912*1013J。一個采暖季比一個制冷向提取熱量2.22912*1013J5章風險因素與對策分析風險的定性分類一般分為四個等級，即性風險、重大風險、有可能的風險進行分析。室外設計風風險等級：一般風險選，在實鉆過程中及時更改優(yōu)化設計，降低工程風險。施工控制風風險等級：重大風險前期委托。地源熱泵系統(tǒng)由室內端、機房、地埋側3負責整個項目的工程質量及后期。工程施工。中期施工期間，施工內容較多，包括鉆孔、下管回填水平管焊接等等因此風險因素也相當增加所施工中需要注3②下入E管前需要對其進行不小于0.6Ma下管后需要再次水平管連接后必須對整個地埋管系統(tǒng)每次壓力穩(wěn)定時間和穩(wěn)定度都要達到設計規(guī)范要求并且保證帶帶水下管。層進行分隔，防止不同含水層水質污染。④水平管埋深應在市政管線以下500mm1.6度，保證地源熱泵系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。使用電容連接頭，豎直和水平管路連接處需使套口型枝節(jié)（內=被連接管外徑）進行連接，確保連接密實牢竣工驗收。待整套系統(tǒng)完工后，試運行階段宜進行一次系的施工情況。后期風風險等級：一般風險后期的安全管理制度在地埋管系統(tǒng)區(qū)域內設置標志物，重型車輛的通行、后期施工開挖等。地溫場變化影風險等級：較大風險響微生物種群水變質等多種不可預知的生態(tài)環(huán)境問題發(fā)生。水風險等級：較大風險風險說明及對策：本區(qū)150米以內第四系有多層含水層，換熱孔擇回填材料，并建立換熱孔回填小組，明確、細化回填方案與建立監(jiān)督、檢驗制度，從材料到工藝全面把關，有力保障回填質量，從而避免因地