医院浅层地热能评估报告

浅层地热地质条件评价报告委托单位：唐山市丰南区医编写单位：河北省地矿局第二地质大队地热开发所 长：技术负责：报告编写：金路湛丹报告审核： 总工程师：高孝提交日期：20111229 第0 任务由 工作依 目的任 第1 项目概 工程概 平面布 第2 工作简 以往工作程 本次完成工 工作质量评 第3 浅层地热地质条 区域地质背景条 场地浅层地热条 第4 浅层地热适宜性评 现场热响应试 场地适宜性评 项目可行性分 换热孔布置要 地温场均衡分 第5 风险因素与对策分 项目自身风险因 地质分 第6 结论与建 结 建 0章前言（称“评价区”）进行浅层地热地质条件评估工作。1《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005（2009版2《浅层地热能勘查评价技术规范》DZ/T0225-3《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-20101、目2、任基本查明评价区浅层地热地质进行现场热响应试验，对不同工况下场地换热能力进行试验测试；给出评价区浅层地热能利用适宜性结论和地源热泵系统可行性结论；提出换热孔布置要求、项目风险因素及技术对策等方面的意见和建议。第1 拟建唐山市丰南区医院位于唐山市丰南区西城区，西至铁西路，（见图11805′29.8″，北纬：3934′58.8″。拟建唐山市丰南区医院总用地面积为62140m2（93.2亩，项目总投资约1.75亿元。主要建设内容见表1。表 工程概况一览面积冷负荷热负荷4-1383图 交通位置示意根据工程总平面布置图，本项目建筑总占地面积为62140m2（93.2亩，其中一期占地为8081.27m2（合12.13亩2188.67m2（合3.28亩其它地表硬化、绿化占地面积为（合77.83亩（见图2章工作简述。表 主要参考资料一览12河北省市市区域3报告（2001-2005年45质和现场热响应试验水质分析等工作主要工作量见表3作布置见图3。表 完成主要工作量一览单位1组3件1图 勘察孔布置评价技术规范收料翔实可靠野外工作认真细致。野外工作结束后，进行了全面的数据整理，做到原始资料真实可靠、第3 区域地质构222兰峪复式背斜（Ⅲ7）开滦台凹（Ⅳ28）的中部。基底构造较复杂222碑子院背斜：评价区位于碑子院背斜东翼，距轴部约580m，该背斜东南翼地层呈倒转或近于直立，西北翼较缓。由古生界寒武系、上元古界青白口系和中元古界蓟县系地层组成，核部为蓟县系地层，地层完整性较好，背斜轴部呈NNNE向延伸。区域地层岩评价区上覆为第四系松散沉积物，厚约460m，下伏基岩为寒武奥陶系。第四系描述如下（Q1：（Q2：（Q3：（Q4：地层岩性条根据钻孔情况评价区150m深度范围内主要岩性为粘性土、砂层和卵砾石层。地层特征见表4和图4。表 地层特征一览埋深厚度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水文地质条评价区第四系松散岩类孔隙水可分为浅层水和水（见图5、图6浅层水（Ⅰ+Ⅱ含水组）属第四系潜水-微承压水，沉积时代为四纪全新世（Q4）及晚更新世（Q3，水位埋深约13，主要岩性为10303/hm化学类型为CO3Ca型，矿化度小于1g/。水动态类型为降水补给开采型，水位年变幅2.03.0m左右，且呈逐年下降趋势，年平均下降约0.4m。水（Ⅲ+Ⅳ含水组）属第四系承压水，沉积时代为第四纪中更新世（Q2）及早更新世（Q1，水位埋深约28m，主要岩性为中细砂、粗砂及卵砾石，富水性较强，单位涌水量1030m3/h·类型为CO3aCa1g/。水主要补给来源为侧2，且呈逐年下降趋势。评价区第四系水位埋深约13m，存在多个含水层，水量丰富，水工程地质条根据钻孔情况，评价区150m深度范围内主要为粘性土层、砂层和卵砾石层。各层工程地质特征见表5。表 工程地质条件说明110-40-90-5-270-145-5-35-根据评价区钻探勘察结果，场地150m深度内存在的砂层和卵砾第4 地层初温测（如图7孔安装完成后在EE管内的水与岩土体6。图 水温平衡法测试岩土初始平均温表 水温平衡法测试参数zk1测试孔：zk1测试孔岩土初始平均温度采用地埋管水温平衡法，测试孔岩土初始平均温度测试时间为20112-1213:5500~15:2500，历时1小时30分钟40秒，图8为zk1测试孔地层初始平1331s13.313.05℃。图 zk1测试孔地层平均初始温度测试曲热流工况测1400~20111318，历时47小时18分钟A表达式为：Tt ln4aqR

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r2 式中Tft——随时间变化的地埋管换热器进出水平均温度ql——单位延米地埋管换热孔换热量——岩土体导热系数a——岩土体导温系数r——钻孔半径——Rb——钻孔内热阻，m·KT0——地层初始根据上式可推导利用恒热流模拟试验数据计算岩土体导热系数的公式和方法，Tftklnt

（如图9（2kk（2）可计算岩土体导热系数。图 zk1孔稳定热流测试地埋管进出水平均温度及对数拟合曲导热系数=2.55W/m·K。夏季工况测1406~20111433，历时48小时27分钟（夏季工况测试即夏季地埋管换热器的换热能力测试zk1测试孔稳定工况（夏季工况）测试中，测试设定初始参数为地埋管测试孔进水温度321.53h由图10可以得出，在测试开始运行至100620秒（1677分钟的测试数据从100620（1677分钟后为有效在此时间段内，地埋管测试孔的进水温度均值31.9，出水温度均值27.6℃，进出水温设定值偏离均小于0.3℃，测试数据有效。根据=C×m×△，流量、温差T与热量Q成正比例关系，使得热量Q曲线与流量m△T100620秒（1677分钟）以后时间内，流量的均值1.53h，测试孔换热量均值7.5kW，测试100m，因此每延米地埋管换热量为75.01W。10zk1夏季工况测试地埋管换热器进、出水温度变化曲冬季工况测（冬季工况zk2（冬季工况122417:15~2011122615:1546小时，测试设定初始参数为地埋管换热孔进水温度4℃，流量为1.5m3/h，测试论见图11由图160480（1008分钟（冬季工况测试的测试数据从60480（1008分钟3.8℃，出水温度均值6.83℃，进出水温差3.03℃，进水温度与设定值偏差0.2℃，在有效时间内，进水温度与设定值偏离均小于0.3℃，测试数据有效。图 zk2冬季工况测试地埋管换热器进、出水温度变化曲根据=C×m×△，流量、温差T与热量Q成正比例关系，使得热量Q曲线与流量m、温差T曲线的稳定趋势基本一致。在60480秒（1008分钟）以后时间内，流量的均值1.53h，换热孔换热量均值5.28kW，换热148m，因此每延米地埋管换热量为35.68W。zk3测试孔稳定工况（冬季工况）测试中，测试时间20112710:45~2011122910:27，历时4742分设定初始参数为地埋管换热孔进水温度41.53h论见图12。由图12可以得出，在测试开始运行至53100秒（885分钟（冬季工况）测试的测试数据从53100（885分钟4.017.03出水温差3.020.010.3℃，测试数据有效。图 冬季工况测试地埋管换热器进、出水温度变化曲根据=C×m×△，流量、温差T与热量Q成正比例关系，使得热量Q曲线与流量m、温差T曲线的稳定趋势基本一致。在53100（885分钟1.5m3h5.23kW，换热148m，因此每延米地埋管换热量为35.59W延米地埋管换热量为35.64W。适宜性评价原根据地质条件，换热方式及建设成本进行适宜性分区，可分为：适宜区、较适宜区和不适宜区。 用，其适宜性分区主要指标见表7。表 地埋管（竖直）换热适宜性分分区指标（200m范围内第四系厚度卵石层厚度含水层厚度<30场地适宜性评评价区上覆土460m；水位埋13m，含有多个含水地质条件可行条件较为适宜地源热泵工程，项目可行。换热能力可行本项目主体建（包括一期工程和远期工程总用地面积为m2（合93.2亩，其中建筑占地面积10270m2（15.4亩，其它地表硬化、绿化占地面积为51870m2（合77.8亩。经现场热响应试验获得如下数据：4℃工况下单位换热量为35.64W/m；32℃工况下单位换热量为75.01W/m。因此，评价区换热能力验算如下暂定为120m则单孔换热量为4.28KW和9.0KW；暂定孔间距4m，则孔均占地面积为16m2。计算结果见表8。表 评价区换热验算一览总负荷占地面积（可供地埋管施工用地基本原根据规范要求，竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，孔径宜小于0.1m，钻孔间距应满足换热需要，宜为36。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。放置和操作施工机具及埋设室外的需要：的占地面积及其分布场地内树木植被排水沟及输电线、电信电缆的分布场地内已有计划修建的管线和构筑物分布及其埋深；场地内已有水井的位置。换热方地埋管模型计算和实践经验均表明，双U型埋管比单U型埋管可提高15%~20%的换热能力。考虑到钻井成本和可利用土地面积等因素建议采U型地埋管换热器有效解决单位场地面积换热量孔115m，145-153m为卵砾石层，漏水较为严重，成孔时可能需要护壁机房或以机房为中心设置，为达到充分利用有限的土地面积的目的，建议布孔间距为4-5m。地温场均衡分根据表1提供的地源热泵负担的建筑物全年总冷、热负荷，冬季取热量2.88*107kwh，夏季排热量2.2608*107kwh和一个采暖季后，向的排热量为0.6192*107kwh=2.22912*1013J。一个采暖季比一个制冷向提取热量2.22912*1013J5章风险因素与对策分析风险的定性分类一般分为四个等级，即性风险、重大风险、有可能的风险进行分析。室外设计风风险等级：一般风险选，在实钻过程中及时更改优化设计，降低工程风险。施工控制风风险等级：重大风险前期委托。地源热泵系统由室内端、机房、地埋侧3负责整个项目的工程质量及后期。工程施工。中期施工期间，施工内容较多，包括钻孔、下管回填水平管焊接等等因此风险因素也相当增加所施工中需要注3②下入E管前需要对其进行不小于0.6Ma下管后需要再次水平管连接后必须对整个地埋管系统每次压力稳定时间和稳定度都要达到设计规范要求并且保证带带水下管。层进行分隔，防止不同含水层水质污染。④水平管埋深应在市政管线以下500mm1.6度，保证地源热泵系统长期稳定运行。使用电容连接头，竖直和水平管路连接处需使套口型枝节（内=被连接管外径）进行连接，确保连接密实牢竣工验收。待整套系统完工后，试运行阶段宜进行一次系的施工情况。后期风风险等级：一般风险后期的安全管理制度在地埋管系统区域内设置标志物，重型车辆的通行、后期施工开挖等。地温场变化影风险等级：较大风险响微生物种群水变质等多种不可预知的生态环境问题发生。水风险等级：较大风险风险说明及对策：本区150米以内第四系有多层含水层，换热孔择回填材料，并建立换热孔回填小组，明确、细化回填方案与建立监督、检验制度，从材料到工艺全面把关，有力保障回填质量，从而避免因地