Page 128 - 2022年第53卷第5期

（Ｐ － Ｐ ｉｎｐｕｔ － ｈｅａｔ ）ｔ
ｈｅａｔ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
Ｑ ＝ （１６）
ｈｅａｔ
ｃΔ Ｔ ２４
ｗ
３
式中：Ｑ 、Ｑ 分 别 为 夏 季 和 冬 季 循 环 水 量， ｍ ?ｄ； Ｐ 、 Ｐ 分 别 为 建 筑 的 冷、 热 负 荷， ｋＷ；
ｃｏｏｌ ｈｅａｔ ｃｏｏｌ ｈｅａｔ
Ｐ ｉｎｐｕｔ － ｃｏｏｌ 、Ｐ ｉｎｐｕｔ － ｈｅａｔ 分别为地源热泵机组制冷和热输入功率，ｋＷ；Δ Ｔ为利用温差，℃；ｔ 为每天运
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
３
行时间，ｈ；ｃ 为水的体积热容量，Ｊ?（ｍ·℃）。
ｗ
若按照设计方案运行，１０年后第Ⅰ承压含水层中抽水井处水体温度为 ２０．５９℃，上升了 ０．８５℃；
－
第Ⅲ承压含水层 Ｃｌ浓度最大为 １５６．１１ｍｇ?Ｌ，增大了 ２８．１１ｍｇ?Ｌ。计算结果显示，位于长江三角洲地
区的南通市由于夏季炎热，冬季温和，夏季的制冷周期和制冷负荷高于冬季制热周期和制热负荷，按
照既有方案运行地下水源热泵系统会出现热失衡问题，即出现轻度热贯通现象 ［２６］ ；深部淡水水质咸
－
－
化，即第Ⅲ承压淡水 Ｃｌ浓度升高，而由于第Ⅲ承压含水层上部弱透水层厚度较厚，Ｃｌ浓度增大幅度
有限。
４．２ 改进方案预测结果 为了科学合理开发浅层 表 ４ 改进运行方案和模拟预测结果一览表
地热能，控制地下水系统环境恶化，对江苏省地 第Ⅰ含水层 第Ⅲ含水层
利用 夏季灌
质工程勘察院（南通分院）科研实验楼地下水源热 编号 抽水井温度 Ｃｌ浓度
－
温差?℃ 采比?％
泵系统运行方案进行比选，即在抽、灌井位置和 增大值?℃ 增大值?（ｍｇ?Ｌ）
建筑冷、热负荷不变的基础上，通过调整利用温 原方案 ５ １００ ０．８５ ２８．１１
差和夏季灌采比来控制热贯通和深层地下淡水咸 方案 １ ７ １００ ０．７９ ２２．５３
化，利用已建立的数值模型，模拟不同运行方案 方案 ２ ９ １００ ０．７２ １９．０２
下的地下水位、岩土体温度、第 Ⅲ 承压含水层咸 方案 ３ ５ ８０ ０．５６ ２５．３８
化发展变化趋势，分析改进方案对地下水环境恶 方案 ４ ５ ６０ ０．３２ ２２．９１
化的控制效应。 方案 ５ ７ ８０ ０．５４ ２０．７１
以往研究显示，增大利用温差和减小灌采比 方案 ６ ７ ６０ ０．２９ １８．１７
有利于控制热贯通的发生 ［２７］ ，本次研究采用增大 方案 ７ ９ ８０ ０．４８ １７．２２
利用温差和减小夏季灌采比的改进方案进行分析， 方案 ８ ９ ６０ ０．２７ １５．３５
将夏季灌采比调整为 ８０％和 ６０％，冬季灌采比仍
维持 １００％，以尽量减小夏季和冬季注入含水层的热量平衡；同时将利用温差调整为 ７和 ９℃，以减
小含水层循环水量，弱化抽、灌井之间的相互影响，评价地下水源热泵系统运行 １０年地下水环境的
变化，具体方案及模拟预测结果见表 ４、图 １３和图 １４。

－
图 １３ 抽水井温度变化曲线 图 １４ 第Ⅲ承压含水层 Ｃｌ浓度变化曲线
计算结果显示采用方案 ８（利用温差 ９℃、夏季灌采比 ６０％）的方案抽水井温度和第Ⅲ承压含水层
－
Ｃｌ浓度上升幅度最小，在井间距、冷热负荷不变的条件下，将利用温差由 ５℃分别提高至 ７和 ９℃运
－
行地下水源热泵系统 １０年，抽水井温度分别降低了 ０．０６和 ０．１３℃，第Ⅲ承压含水层 Ｃｌ浓度最大值
分别降低了 ５．５８和 ９．０９ｍｇ?Ｌ；将夏季灌采比分别从 １００％降低至 ８０％、６０％，运行地下水源热泵系统

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