商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目水资源论证报告书可编辑.docx
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商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目水资源论证报告书可编辑
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目水资源论证报告书
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目
水资源论证报告书
编制单位:
武汉艾信科技
证书编号:
水论证乙字第14207028号
二○一二年七月
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目
水资源论证报告书
主审:
李兴明
审核:
冯亿年
报告编写:
万贵生（证书编号:
0633095）
参加人员:
李兴明冯亿年黄海洋
万贵生付林孙志勇
1总论1
1.1项目来源1
1.2水资源论证的目的和任务2
1.3编制依据3
1.4取回水规模、取水回水层位与取回水地址5
1.5工作品级6
1.6分析范围与论证范围7
1.7论证委托书、委托单位与承担单位8
2地下水源热泵项目概况8
2.1项目名称及项目性质9
2.2建设地址、占地面积和土地利用情形9
2.3地源热泵项目规模及实施意见9
2.4业主提出的取用水方案10
2.5业主提出的回灌水方案11
3地下水资源状况及其开发利用分析11
3.1大体概况12
3.2目的含水层地下水资源状况及其开发利用分析12
3.2.1目的含水层水资源及开发利用分析12
3.2.2区域地源热泵系统的利用及分析13
3.3目的含水层水资源开发利用应注意的问题13
4地下水源热泵项目取、回水合理性分析14
4.1取水合理性分析15
4.2回灌合理性分析17
4.3建设项目的合理取、回水量18
4.4取、回水井布设建议21
5地下水源热泵项目取、回水可行性分析21
5.1水源论证方案21
5.2地下取水水源论证22
5.2.1区域地质、水文地质条件22
5.2.2地下水资源量分析26
5.2.3目的含水层地下水可开采量计算27
5.2.4目的含水层回灌水量计算30
5.2.5地下水水质分析30
5.2.6取、回水靠得住性与可行性分析32
6地下水源热泵项目取、回水的阻碍分析32
6.1取水区域水资源的阻碍分析32
6.2回水的阻碍分析33
6.2.1回水系统及回水总量33
6.2.2回灌对地下水水质、水温的阻碍33
6.3取、回水阻碍分析结论34
7地下水资源爱惜方法34
7.1非工程方法35
7.2工程方法35
8地源热泵项目水资源论证结论与建议36
8.l取、回水的合理性37
8.2取水及回灌水层的靠得住性与可行性38
8.3取、回水对水资源状况及地质环境的阻碍38
8.4回灌水阻碍及水资源爱惜方法38
8.5取水方案39
8.6回水方案39
8.7建议40
9要紧参考资料42
10附件43
10.1水资源论证合同委托书43
10.2水质分析报告47
10.3电法测井功效50
1总论
1.1项目来源
商丘职业技术学院位于豫鲁苏皖四省结合部的全国历史文化名城、国家级优秀旅行城市?
?
商丘市,是2001年经河南省人民政府批准、教育部备案的一所独立设置的公办全日制高等职业院校。
2006年,学院在河南省高职高专院校人材培育工作水平评估中,以各项评估指标全优的成绩被评为优秀院校;2007年被教育部、财政部确信为国家示范性高等职业院校立项建设单位,2020年6月顺利通过国家示范院校项目建设验收,成为全国百所示范性高等职业院校之一;2020年10月又被国务院确信为全国高等职业教育进展综合改革试点院校。
学院有教职工1245人,专任教师781人。
其中,教授、副教授等高级职称教师376人;博士、硕士生285人;“双师素养”506人,是培育高素养高技术人材和有志青年学习深造的理想学府。
为了提高学院教职工及学生的生活、工作及学习环境,响应国家节能减排、爱惜环境、开发可再生能源（地热能）的政策方针,经学院调研,决定实施地下水源热泵空调项目,估量供暖（制冷）面积70000m2。
2021年6月,商丘职业技术学院委托武汉艾信科技对该项目取用水进行水资源论证工作,为合理办理取水许可手续提供依据。
1.2水资源论证的目的和任务
建设项目水资源论证是水资源治理的重要内容之一,是保证水资源治理走向科学化、标准化的重要方法,是取水许可审批的必要条件。
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目水资源论证的目的是:
（1）论证该项目取用浅层地热能（地下水换热）的可行性、合理性,确保浅层地热能资源合理开发、利用、配置、节约、爱惜和治理的综合目标得以实现;
（2）综合分析建设项目取、回水对周边地域环境和其它用水户的阻碍;
（3）合理开采浅层地热能资源,保证地下水换热系统水资源的可持续利用,增进社会经济可持续进展,为水行政主管部门科学合理的治理水资源提供依据。
本项目水资源论证的要紧任务有:
（1）搜集论证区域地质、水文地质、气象等资料,了解区域水资源状况、项目所在区域浅层地热能资源状况及开发利用情形;
（2）论证建设项目单位取用水方案和退水方案的合理性,确信建设项目的合理取用水量;
（3）依照论证区的地层结构、水文地质条件、热储层等特点,分析论证区热储层热储量、热水资源量等;
（4）依照浅层地热能勘查评判标准和相关技术要求,论证浅层地热能的赋存层位、厚度、温度、富水性等地质、水文地质条件,确信地下水资源的合理利用量;
（5）依照论证区的水文地质条件,分析取水水源的靠得住性与可行性;
（6）论证地源热泵系统循环利用地下水对周围其他用户的阻碍,和退水对周围环境的阻碍;
（7）评判建设项目地下水开发利用方案,提出爱惜地下水资源的方法和建议。
1.3编制依据
一、国家法律法规
（1）《中华人民共和国水法》（2002年8月29日中华人民共和国主席令第74号发布）;
（2）《取水许可和水资源费征收治理条例》（2006年4月15日国务院令第460号发布）;
（3）《建设项目水资源论证治理方法》（2002年3月24日水利部、国家进展打算委员会令第15号发布）;（4）《取水许可和水资源费征收治理条例》2006年1月24日国务院第123次常务会议通过,2006年4月15日起实施。
（5）《中华人民共和国水污染防治法》（2020年2月28日中华人民共和国主席令第87号发布）;
（6）《中华人民共和国环境爱惜法》（1989年12月26日中华人民共和国主席令第22号发布）;
（7）《中华人民共和国水土维持法》（2020年12月25日修订）
二、标准及标准
（1）《建设项目水资源论证导那么（试行）》SL/Z322-2005;
（2）《水资源评判导那么》SL/T238-1999;
（3）《地下水资源分类分级标准》GB/T15218-1994;
（4）《浅层地热能勘探技术标准》（DZ/T0255-2020）;
（5）《地热资源评判方式》（DZ40-89）;
（6）《可再生能源产业进展指导目录》发改能源〔2005〕2517号;
（7）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）;
（8）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）;
（9）《地表水质量标准》（GB3838-2002）;
（10）《供水水文地质勘探标准》（GB50027-2001）;
3、地址法规及参考资料
（1）《河南省取水许可和水资源费征收治理方法》（河南省人民政府令第126号,2020年7月1日起实施）;
（2）《河南省〈水法〉实施方法》〔2006〕;
（3）《商丘市地源热泵系统治理暂行规定》（市建委、水利局〔2020〕62号）;
（4）《2020年商丘市水资源公报》;
（5）《1:
20万区域水文地质普查报告》（商丘幅）,1981年7月;
（6）《商丘地域农田供水勘探报告》,1983年;
（7）《商丘职业技术学院中央空调方案书》,2021年6月。
1.4取回水规模、取水回水层位与取回水地址
（1）取回水规模:
该建设项目在供暖期日最大工作取水量约为282.1×246770.4m3,在制冷期日最大工作取水量约为410.4×249849.6m3,供暖、制冷均按3个月（90日历天）计算,年最大取水量约为149.58×104m3,灌采比按最低95%考虑时,年回水量最低很多于142.1×104m3,年目标回水量149.58×104m3,尽力做到灌采比达100%。
（备注:
149.58×104m3为年最大取水量,当建筑物室内负荷降低时,设备需水量依照需要自动调整潜水泵工作台数,平均日工作取水量约为最大取水量的65%,即年取水量约为97.23×104m3,年回水量应大于92.37×104m3,达到灌采比大于95%）
（2）取回水层位:
该建设项目取水水源及回水层位均为新生界第四系中、上更新统冲积相含水砂层。
（3）取回水地址:
该建设项目的取回水地址位于商丘市睢阳区神火大道以东,神火大道南段556号商丘职业技术学院校内的西部偏北拓展车间和实训中心楼北侧、蔡河双侧位置（见图1.4建设项目位置图）。
图1.4建设项目位置图
1.5工作品级
该建设项目是为商丘职业技术学院教职工住宿楼、实训中心等供暖、制冷的地下水源热泵空调设备运行提供用水保障,最大取水规模为9850m3/d,回水量大于95%,消耗量小于492.5m3/d,水资源消耗量较小;本区中层水赋存于第四系中、上更新统,沉积物均匀散布,含水层埋藏浅,地下水补、径、排条件清楚,水质类型较单一,水文地质条件复杂程度为简单;地下水源热泵利用在商丘市方才起步,城区内仅有数家单位应用,浅层地热开发利用程度属有潜力区,目前中层水无灵敏生态问题存在;地下水源热泵回水量不小于取水量的95%,取水阻碍范围小,仅涉及单个水功能二级区,且对第三者取用水阻碍极为轻微;水源热泵的取水、退水系统大体封锁,退水产生污染物的可能性和危险性小,取水和退水对生态阻碍极为轻微。
依照《建设项目水资源论证导那么》表2.1.2“水资源论证分类分级指标”可知,本项目水资源论证工作品级定为三级。
1.6分析范围与论证范围
依照建设项目的建设地址及取水层位,分析范围为商丘市睢阳区。
依照《建设项目水资源论证导那么》（试行）,地下水取水论证范围应以有利于增进区域水资源合理配置,知足建设项目建成区和计划区,一样应覆盖较为完整的或相对独立的水文地质单元,或不小于地下水降落漏斗及其阻碍范围。
依照建设项目的取水和退水特点,以项目取水形成的地下水降落漏斗及其阻碍范围为论证范围,即项目建设范围外扩200m,论证范围面积为0.42km2。
图1.6建设项目水资源论证范围
1.7论证委托书、委托单位与承担单位
论证委托书见附件1。
委托单位:
商丘职业技术学院
承担单位:
武汉艾信科技
资质证号:
水论证乙字第14207028号
2地下水源热泵项目概况
本项目为商丘市职业技术学院住宅楼等地温空调项目,总建筑面积约70000?
需提供制冷、制热。
建设项目主机选用好心水源热泵机组,采纳水水螺杆式水源热泵机组MWH990两台,结尾设计为风机盘管,部份采纳散热片,以知足制冷、制热的要求。
2.1项目名称及项目性质
项目名称:
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目;
项目性质:
新建。
2.2建设地址、占地面积和土地利用情形
商丘职业技术学院位于商丘市睢阳区神火大道以东、归德路以西、北海路以南,建设地址位于学院院内（见图2.2交通位置图）。
图2.2交通位置图
项目建设占地面积约52000m2,该土地用途为绿化用地,项目实施不阻碍其原有功能。
2.3地源热泵项目规模及实施意见
本项目地源热泵供暖（制冷）建筑总面积为70000?
主机选用好心水源热泵机组,采纳水水螺杆式水源热泵机组MWH990两台,最大取水量410.4m3/h。
地源热泵主机型号及相关参数表2.3
主机型号数量单台功率kW制冷量kW制热量kW负载侧水流量（m3/h）源水侧水流量（m3/h）
制冷制热
MWH990239274022762197380209地下水水源热泵空调系统是以地下水作为热泵空调的冷（热）源,地源热泵技术是可利用清洁的再生能源新技术,是极其环保的一种空调形式,具备了环保洁净、节水省地、节能经济、灵活安全、用途广泛、运行可靠等特点,为《可再生能源产业发展指导目录》中第四类“地热能”总序号第74号“地源热泵供暖和/或空调”（包括地下水源、河湖水源、海水源、污水源（包括城市污水、工业污水、医院污水）和土壤热泵系统）,因此,本建设项目符合可持续进展要求和能源产业进展方向,符合国家能源及环保政策,具有广漠的进展前景或在特殊领域具有重要应用价值。
2.4业主提出的取用水方案
该项目设计采纳“抽灌分离”的方式,设计施工取水井12眼,回水井24眼,备用井4眼,设计井深150m,单井设计出水量35m3/h,水温16~18℃,取水井与回灌井比例为1:
2;供水水源为第四系中、上更新统含水层。
图2-4“抽灌分离”方式系统取水和退水示用意
2.5业主提出的回灌水方案
为了保证回灌水在含水地层中有较长的传导途径,以确保抽水井出水水温维持大体恒定,充分发挥水源热泵机组工作效率,该项目采纳“抽灌分离”的方式,自行封锁循环体系,既不消耗地下水资源,又不产生废污水,最大限度地爱惜了水资源。
回灌水（退水）通过中层水回灌井进行回灌,回灌分为无压（自流）回灌和加压（正压）回灌,该项目退水为地温空调回水,依照地温空调设计,该项目回水井可设成有压回灌,将井加设法兰、密封井口,即可保证回水可不能从井中外溢,又能够在外力的作用下使水井透水层畅通,尽可能使其全数回灌,为了确保回灌井的回灌能力,可抽、回井交替或回水井按期回扬（每周1~2次）,回扬持续时刻通常20~30分钟,以浑水出完见到清水为止,少量回扬水可用于绿化用水或排入市政污水管网。
3地下水资源状况及其开发利用分析
3.1大体概况
本项目所在地为河南省的东大门,豫、鲁、苏、皖四省接合部?
?
商丘市睢阳区,北与山东省的菏泽地域交壤,西与宁陵县毗邻,南与柘城县相邻,东与虞城县相接。
区内交通便利,陇海、京九铁路,10五、310国道及连霍高速公路在此交汇,西距郑州203km、开封140km,东距徐州市146km;南距亳州市64km,北距荷泽市96km,且与相邻市、县的公路四通八达。
地理坐标:
北纬34°05′~34°25′,东经115°20′~115°50′。
商丘市属黄河冲积平原,地形大体平坦,由西北向东南微有倾斜,自然坡降1/5000~1/7000,地表岩性以粉土、粉质粘土为主。
由于黄河多次泛滥、决口和改道,加上长期的雨水、风力作用及人们生产活动的阻碍,使商丘区域内形成了许多沙丘、滩地、湖洼地、槽形地和碟形洼地等,彼此交替散布,组成较复杂的平原地貌。
商丘市城区地面平坦,地面海拔约48.0m~50.0m。
分析范围内的河流均属淮河水系的中小支流,多发源于黄河故道南大堤脚下背河洼地,要紧河道有大沙河、古宋河、包河等,河流深度4m左右,多属季节性河道,旱时干枯无水。
3.2目的含水层地下水资源状况及其开发利用分析
3.2.1目的含水层水资源及开发利用分析
商丘地域中层水（埋深60~150m）砂层颗粒较细、富水性中等、水质较差、矿化度较高,多为1~3g/l,为微咸水,侧向断面径流量为0.7亿吨/年,中层地下水因其水质差,不适宜饮用及大面积长期浇灌等缘故,因此,中层地下水开发程度极低,几十年来大体维持原状,单位及个人大体不开采中层水。
3.2.2区域地源热泵系统的利用及分析
在商丘城区,中层地下水的开采一直处于静置状态,近两年来,随着浅层地热能开发在我国及河南的不断进展,商丘市区也前后有四季港湾小区、海亚春天置业、山河商务酒店、王朝大酒店等单位、小区率先采纳水源热泵空调项目,采纳抽灌分离方式,取水量40~720m3/h,鉴于全数回灌水,中层地下水资源消耗量极少,区内开发利用中层水资源的潜力大。
为了保障空调机组的正常运行及延长利用寿命,关于中层水宜进行前期水质处置,降低超标离子含量。
3.3目的含水层水资源开发利用应注意的问题
1）增强科学治理和开发
商丘市水利局是商丘市水资源治理的行政主管部门。
水资源的开发、利用和爱惜应统一计划,合理配置微咸水的开发利用,爱惜生态及地质环境,并增强对用水单位及部门的合法监督治理,实现水资源的合理开发和有效利用,避免无序乱采对地质环境的破坏。
2）标准机井施工工艺
为了幸免袭夺浅层水,在施工项目机井时,必然做好封锁止水工作,止水位置依照测井曲线说明功效合理选择,并选用优质的粘土球等止水材料,严禁依照已往浅层水机井的全孔投砾工艺;止水位置以上管材必需利用合格的井壁管,严禁利用过滤管;地层判定以测井曲线为依据,严禁凭体会、靠感觉进行地层判定及井管安装。
3）水质超标需处置
中层地下水水质有多个因子超过地温空调机组设备要求的限值,进行水质处置是有必要的,进入热泵机组循环之前进行处置,降低超标离子含量,减少侵蚀等不良作用,确保空调机组正常运行。
4）抽水回灌能力应保障
地下水源热泵运行后,多见回水井的回灌能力下降,阻碍设备的正常运作,因此,在空调系统运行期间,必需科学治理利用抽水井、回水井,如按期洗井、调配利用备用井和抽、回井的互换等,以确保灌采比不低于95%,爱惜生态环境,节约地下水资源。
4地下水源热泵项目取、回水合理性分析
为了增进我国可再生能源产业的进展,依照《中华人民共和国可再生能源法》的要求,国家进展和改革委员会编制了《可再生能源产业进展指导目录》（发改能源[2005]2517号）,《目录》中具有规模化推行利用的项目,国务院相关部门将制定和完善技术研发、项目示范、财政税收、产品价钱、市场销售和进出口等方面的优惠政策。
响应国家节能环保、利用可再生能源的方针政策,商丘职业技术学院拟实施地源热泵空调项目。
该项目取用第四系中、上更新统孔隙水作为水源热泵系统的供水水源,以地下水为能量传导介质搜集和利用地下热能。
水源热泵系统项目的需水量是依照项目冷热负荷和系统主机的性能确信的,结合区域水文地质条件确信项目所需的抽水井数量。
4.1取水合理性分析
1）水源热泵空调系统的工作原理
水源热泵空调系统供水管内的地下水通过潜水泵从抽水井中掏出,通过过滤、除砂等水处置方法进入机组,再通过回灌井进入地下,水不产生损失,组成了机组与地下水的循环系统。
机组提取地下水中的低位能量并将其聚变成高位能量,然后输送给冷暖水循环系统（用户结尾）。
整个系统仅消耗电能,无任何污染,是极为环保的一种空调形式,主机占地面积比传统方式大大减少,可放置在地下室等空间。
本项目利用换热的水源为70~150m的中层地下水,仅仅用于换热而不消耗,而且中层水上部有厚层的粘性土隔水层,与浅层地下水不发生水力联系,其水位是动态平稳的,而且用于机组换热的井水从水井中抽取换热后,通过回水井行回灌,可不能造成地下水资源的消耗和污染。
2）用水工艺
商丘职业技术学院地下水源热泵空调项目主机选用好心水源热泵机组,采纳水水螺杆式水源热泵机组MWH990两台以知足需要,结尾设计为风机盘管,部份采纳的散热片,知足制冷、制热的要求。
水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能）,实现低温位热能向高温位转移。
在冬季把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;在夏日把室内的热量“取”出来,释放到地能中,以此达到给用户制冷制热。
其原理为:
冬季制热以地下水为吸热热源,把水中的热量搜集起来,通过能量转换,将热量释放到用户端,实现供热,制热时,地下水为机组的吸热源,制冷剂在蒸发器内吸取地下水的热量蒸发,地下水回灌后再吸收地层中的热量参与循环（见图4.1.1）。
夏日制冷以地下水为排热热源,把用户端的热量搜集起来,通过能量转换,排放到地下水中去,实现制冷。
制冷时,地下水为机组的排热源,制冷剂在蒸发器内吸热蒸发,制取7℃冷水,送入房间利用,制冷剂再经紧缩机紧缩成高温高压的过热蒸汽,进入冷凝器,由地下水带走热量并排至地层中（见图4.1.2）。
图4.1.1水源热泵冬季空调供热原理图4.1.2水源热泵夏日空调供冷原理图
3）用水合理性分析
地下水源热泵空调机组以水源为载体,吸收或向其释放热量,从而达到供暖或制冷的作用。
本项目采纳“抽灌分离”的方式循环用水,通过抽水井抽取的地下水通过热泵系统能量互换后,经回灌系统回灌到地下含水层中,除温度转变外,地下水与外界不发生物质互换,整个进程既不消耗水资源,也可不能污染环境,最大限度地爱惜了水资源;而且“抽灌分离”方式可确保回灌水在地层中有较长的传导途径,热互换相对充分,有利于抽水井的出水水温大体恒定,充分发挥水源热泵效益。
依照商丘商丘职业技术学院提供的项目建设简介,按制冷量为设计标准,日取水量应为9850m3,每小时取水量为410m3,设计抽水井12眼,单井出水量设计为35m3/h,能够知足热泵机组的需水量;而且设计回灌井24眼,备用井4眼,能够保证抽取的地下水回灌到地下,依照商丘市地源热泵系统治理暂行规定,地源热泵系统热泵系统灌采比不得低于95%,大体不消耗水量,只有少量水在运行进程中通过渗漏消耗,用水方案是合理的。
4.2回灌合理性分析
依照商丘市中层水水文地质条件,中层水含水层岩性以细砂、粉砂为主,渗透性较好,借鉴其他地域工程体会,机井回灌量可达出水量的30%~50%,另外商丘现有水源热泵机组灌采比大多采纳1抽2回,运行良好;本项目设计井深150m,含水层积存厚度约36m,估量单井出水量35m3/h左右,因此单井设计最大回灌量17.5m3/h是可行的,24眼回灌井能够知足机组回灌水量,而且地温空调系统为封锁循环,对含水层水质无污染,不阻碍周边用户取水及地质环境、生态环境。
4.3建设项目的合理取、回水量
水源热泵系统的需水量是依照项目的冷热负荷和机组需水要求确信的。
据《商丘职业技术学院中央空调方案书》,商丘职业技术学院需要采暖和制冷的总建筑面积为70000m2,设计采纳“抽水-回灌”的开式循环系统来提取或释放热量,直接利用地下水循环,达到采暖或制冷的目的。
依照有关标准,本项目冷负荷按81W/m2,热负荷按62W/m2估算,同时考虑经济性和同时利用率,晚上住宅利用率高,综合考虑同时利用系数取0.8,故制冷量为4500Kw,制热量为3500Kw,因此本设计以冷负荷为准。
假设实际制冷工况为井水供回水温度:
18/29℃,实际制热工况为井水供回水温度:
16/8℃。
1）夏日供冷时:
水流量GQ[COP+1/COP]/1.163T2?
T1
4500×[6+1/6]/1.16329?
18
410.4m3/h
公式中:
G:
夏日供冷时需要的地下水量,m3/h;
Q:
建筑物夏日制冷负荷;
COP:
夏日制冷能效比取6;
T2:
离开换热器的地下水温度;
T1:
进入换热器的地下水温度。
2）冬季供暖时:
水流量GQ[COP?
1/COP]/1.163T2?
T1
3500×[4?
1/4]/1.16316?
8
282.1m3/h
公式中:
G:
冬季供热时需要的地下水量,m3/h;
Q:
建筑物冬季制热负荷;
COP:
冬季制热能效比取4;
T2:
进入换热器的地下水温度;
T1:
离开换热器的地下水温度。
依照以上计算,地下水源热泵空调项目夏日供冷时取水量41
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