回灌井是幹嘛用的

A. 北京外研社國際會議中心的淺層地熱能利用

潘小平

（北京地熱工程研究所）

摘要 北京外研社國際會議中心的水源熱泵利用淺層地熱能工程經過兩年的可行性論證籌劃、水源鑽井施工和設備安裝調試後於2004年夏投入運行，經過3夏2冬的實踐，製冷和供暖效果良好，提供了夏涼冬暖的舒適環境，又配合地熱井的溫泉休閑娛樂保健服務，經濟效益巨大。淺層地熱能和常規地熱能的開發利用為之帶來了意想不到的驚喜。

1 序言

北京外語教學與研究出版社（簡稱「外研社」）為響應北京市政府治理大氣污染、還北京一片藍天的號召，擬在其國際會議中心安裝新型無污染、節能、高效的水源熱泵空調系統，利用就地的淺層地熱能資源，解決所有建築物冬季供暖和夏季空調製冷。該中心位於北京市大興區蘆城鎮西北，佔地89581.1m²，總建築面積101550m²，屬於大型工程項目。項目自2002年春開始可行性研究，2003年中開始建設，至2004年6月完工。項目至今運行了3夏2冬，不但供暖、製冷效果良好，而且由此帶來巨大的經濟效益和環境效益。

2 歷史的回顧

國際會議中心原是北京外研社在大興區蘆城鎮西北的一處書庫，後來建起了外研社的培訓基地，建了兩棟培訓教學樓，以及相關的教師公寓和職工、學員宿舍等建築。當地的大環境是遠郊區地廣人稀的背景，培訓基地搞了綠化，教學和生活環境條件不錯，但如何創造更高的經濟價值，尚不理想。

隨著大興縣提升為大興區，大興區在蘆城設開發區，北京市的五環路修通經過，培訓基地的鄰近建起了天普太陽能公司等新項目，外研社策劃了提高檔次，將培訓基地更名建設國際會議中心，開拓經營。外研社請著名設計師設計新建了會堂及其附屬部分，包括保齡、桑拿、健身設施和游泳池等，也改造裝飾了舊有建築，構成整體的協調。除了這些外觀的形象外，提高內在質量檔次的具體工程就是利用淺層地熱能的水源熱泵工程和錦上添花的地熱井工程。

3 利用淺層地熱能的水源熱泵工程

利用淺層地熱能的水源熱泵工程的構成包括提供淺層地熱能源的抽水井和回灌井，即地下部分，和地上部分的水源熱泵機組及配套管網和控制系統。

3.1 可行性研究

根據供暖和製冷負荷要求，該項目的水源熱泵需要不少於每天3600m³供水量。在項目地點能否獲得這些水量？抽出的這些水量能否全部回灌回去？工程的環境影響如何？如何布井？如何成井？這些都是熱泵工程規范要求由專業勘查隊伍來完成的工作。

外研社培訓基地於2002年4月委託北京地熱工程研究所進行該可行性研究，經過近兩個月的工作，可行性論證的結論是：在當地永定河下游一級階地上，含水層厚度不大，總厚度僅20m，地下水埋深已達20m以下，其上部已疏干，所幸含水層顆粒較粗，以砂礫石為主，含中粗砂層。因此，在正常情況下有2眼供水井即能達到要求的需水量，但為留有充分餘地，建議鑽3眼生產井；回灌井的灌量衰減經試驗最大為25%，按30%考慮，布置6眼回灌井為佳。工區附近沒有供水水源地，水源熱泵利用當地地下水同層異井抽、灌，不會產生不良環境影響。布井可利用培訓基地佔地分散布置，井距可保持在100m左右。

3.2 抽灌井工程施工

鑽井施工於2003年7月16日進場，至2004年1月12日完成全部任務。為確保工程今後長期可持續運行，多考慮了一眼回灌備用井，共鑽10眼井（圖1）。井深40～42m，主要利用水位以下含水的砂礫石層或卵礫層，至30餘m含水層終結後，留出8m左右沉澱管空間成井。鑽井口徑ϕ800mm，下入ϕ426mm井套管（上段8～12m）和濾水管（下段），未用淺部細中砂層。鑽井工程精心施工，嚴格填礫，認真洗井，達到水清砂凈，含砂量小於1/20萬，全部為優質井。

圖1 水源熱泵系統抽水、回灌線路示意圖

當地地下水位埋深在21m左右，抽水試驗單井出水量基本在85～90m³/h，單位涌水量絕大部分在7～24m³/h·m，出水水溫14℃。抽水試驗結束前取水樣進行了飲用水質檢驗，屬重碳酸鈣鎂水型，pH值7.5，總溶解固體0.91～0.97 g/L，含偏硅酸20.5～21.8mg/L，除總硬度485～490mg/L（CaCO₃）超過飲用水標准（450mg/L CaCO₃）外其餘全部符合標准，不結垢，無腐蝕性。

3.3 水源熱泵系統安裝

水源熱泵系統使用義大利克萊門托（CLIMAVENETA）的熱泵產品，共4套機組，分置在兩個操作室中，分別控制賓館部分和康樂部分兩套系統。熱泵機組的型號規格如表1所列。

表1 克萊門托熱泵機組的型號規格（運行工質R22）

3.4 操作運行

水源熱泵系統的操作運行在開啟熱泵機組的同時，要開動抽水井往機組送水，也要導出循環水至回灌井去回灌。在冬季供暖模式時，進入機組的地下水供出熱量，溫度降低後去回灌。在夏季製冷模式時，進入機組的地下水吸收熱量，溫度升高後去回灌。為避免回灌水在地下形成局部的冷團或熱團，也為了避免回灌井長時間使用會造成堵塞，回灌井需要定期進行回揚抽水，結合這些因素綜合考慮，外研社對水源熱泵工程的10眼井實行輪流開閉，生產井和回灌井輪換使用。原考慮開3眼抽水井、用5～6眼回灌井可滿足全部用水和回灌，但實際工程因拆分了2個熱泵機房，分頭運行，因此水量不能統一調配，需各自獨立工作。所以實際操作情況是：初寒和末寒的供暖兩處機房各開1眼抽水井，各開2眼回灌井就可以了；到嚴寒期則基本是各開動2眼抽水井和3眼回灌井，抽、灌井基本上1周至2周輪換一次。

外研社的水源熱泵系統已運行3夏2冬，每年運行約240天：冬季供暖在10月底或11月初開始，至次年3月底結束，歷時約150天，比北京正常供暖期前後各延長半個月；夏季製冷在6月初開始，至8月底結束，歷時約90天。

3.5 效果和變化

據運行班報表等監測資料，因為進入水源熱泵的水源充足，而且1眼生產井基本上聯動2眼回灌井，回灌比較順暢，因此系統運行相當穩定，熱泵效益明顯，冬夏的室溫都能在21℃左右，冬季溫暖舒適，夏季清涼爽快。這樣舒服的環境硬體和軟體條件，贏來了國際會議中心的顧客盈門。

作為水源熱泵，應該考慮的還有能否可持續運行的問題，其實質是當地的地溫能否定期恢復。根據溫度監測資料，在一年的冬季供暖開始之初（11月），當地的地溫是14℃，抽入水源熱泵機組的地下水被提取熱量後溫度降低5～7℃，熱泵的出口溫度比進口溫度提升2～3℃，達到46℃左右，通過風機盤管向建築物供暖；在隨後的第2、3、4、5個月，抽入水源熱泵機組的地下水溫度基本上每月降低1℃，即逐月大致是13℃、12℃、11℃、10℃，被提取熱量後溫度降低幅度相應逐漸減小，從5～7℃逐變為3～5℃，但熱泵出口溫度基本不變。至休息2個月後開始夏季製冷，地溫恢復至略低於12℃，抽入水源熱泵機組吸取熱量後溫度提升2～6℃，而其製造的熱泵出口溫度能比進口溫度降低3～4℃，降為6℃左右，通過風機盤管向建築物供冷；在隨後的第2、3個月，抽入水源熱泵機組的地下水溫度基本上每月升高2℃，即逐月分別為14℃、16℃，但熱泵機組出口溫度基本保持不變。地下水溫度在休息2個月至開始供暖時正好恢復為原有的14℃溫度，如此完成一年的周期性變化，達到了淺層地熱能的可持續開發目標。

4 錦上添花鑽成地熱井

跟隨京津地區近些年的「溫泉熱」，利用地熱水操作溫泉休閑、保健、娛樂、旅遊、會議的經營久盛不衰，外研社在執行水源熱泵項目任務時，作為錦上添花，也考慮了增加地熱井開發項目。2003年夏，外研社委託北京地熱工程研究所增加進行地熱井鑽井的可行性研究，7月可行性研究報告完成，認為在外研社具備鑽成地熱井的條件。外研社當機立斷，立即組織地熱井施工，井隊9月26 日進場，施工至次年2月6 日竣工，完成了「興熱－6」井的鑽井，設計鑽探2600m，實際鑽井按設計鑽穿了第四系、第三系、寒武系及薊縣系的鐵嶺組和洪水庄組總厚1747.5m的覆蓋層（雖其中包含部分含水層），分段下入了套管並實行水泥固井，最終裸眼鑽入薊縣系霧迷山組的硅質白雲岩熱儲層，於2601.88m終孔成井，成井抽水的出水溫度51℃，出水量1979.42m³/d。

這眼地熱井的溫度不算高，用於供暖有困難，且已有了水源熱泵供暖，因此外研社利用此井建造了溫泉游泳池、桑拿和健身中心，配合水源熱泵工程提供的冬夏四季舒適環境，提供休閑娛樂保健服務，使國際會議中心雖然地處五環路以外的較偏僻位置，卻不斷吸引著各路人群絡繹前來，當然也帶來了源源財路。

5 結論

北京外研社國際會議中心的水源熱泵工程取得了令開發者意想不到的驚喜。

（1）經過3夏2冬的實踐，利用淺層地熱能的製冷和供暖效果良好，提供了夏涼冬暖的舒適環境。

（2）配合建成地熱井所提供的溫泉休閑娛樂保健服務，進一步提升品位，常年顧客盈門，帶來巨大經濟效益。

（3）監測資料表明，地下溫度可以在年度運行中周而復始，達到可持續利用的要求。

B. 回灌井數量是否可以與降水井數一致

可以。
基坑開挖,為保證挖掘部位地基土穩定,常用井點排水等方法降低地下水位.在降水的同時,由於挖掘部位地下水的降低,導致其周圍地區地下水位隨之下降,使土層中因失去水而產生壓密,導致周圍鄰近建築物的不均勻沉降或開裂.為了防止這種不利情況的發生,通常就需要設置回灌井點.
井點回灌就是在井點降水的同時,將抽出的地下水通過回灌井點持續地再灌入地基土層內,使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍!

C. 什麼是回灌井點簡述一下~~急求！！！

回灌井點就是為消除降水時可能引起的地面沉陷，在井點降水的同時,將抽出的地下水通過回灌井點持續地再灌入地基土層內,使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍

D. 回灌井點和降水井點區別，回灌井點作用

一、指代不同

1、回灌井點：注入並處置具有腐蝕性或有害液體的井。

2、降水井點：指疏放礦山坑道或采場中積水的小井。

二、作用不同

1、回灌井點：只抽不灌，不但不利於保護地熱資源，同時也將含有某些有害成分的地熱水牌的地表的水體或滲透到地下，造成不同程度的環境化學污染。有些排水溫度超過環保的規定還會造成熱污染。所以，回灌開采被看作是地熱持續發展的重要措施。

2、降水井點：在礦山開采過程中，有可以利用的地下坑道排水系統，使采場或坑道中的水，沿著水溝導入每隔一定距離的降水井，經與降水井連通的地下坑道流入水倉，再由水泵經專門排水井排到地面或由排水坑道直接流出地面。

三、優缺點不同

1、回灌井點：多使用廢棄的老油井處理含油鹽水或原污水。缺點是會使地下水污染，還會促使地下土層滑移。

2、降水井點：起的是降低地下水位作用或者疏乾地下水的作用，有深有淺，深度按照降水要求，深的降水井，甚至可以達到五六十米。降水井類型有輕型井點、管井、真空井點等。根據原理的不同，還分成很多種。

E. 什麼時候設回灌井

飲用水源應該不需要回灌吧，都用了，你拿什麼回灌呢？不能把用戶用過的水直接灌下去的。
如用作空調，那必須要設回灌井了。

F. 回灌井點設計應用

1.防止井點降水引起沉降的措施

1)可在基坑與相鄰建築物之間設置防水帷幕,如採用水泥攪拌樁、地下連續牆等。

2)減少抽水時間,防止反復抽取地下水。

3)設置地下水回灌系統,使基坑附近建築物下部的地下水位基本保持不變。

2.回灌水系統的設計

在基坑場地外緣設置井點回灌系統,是減小基坑降水對周圍環境影響有效方法。回灌井點是在降水區與鄰近建築物之間的土層中埋置一道回灌井點,採用回灌地下水方法,使得基坑降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍,保持基坑附近建(構)築物下部地基土層的地下水位基本不變。

回灌井點的布置和管路設備與抽水井點相似,僅增加回灌水箱、閥門和水表等。

回灌可採用回灌井點、砂溝、砂井等形式。回灌井點是在抽水井點設置線以外,設置注水井點管,將井點中抽取的水經過沉澱後用壓力注入管內,一般採用的壓力為100kN/m²。從而形成一道供水牆,以防止基坑外建築物一側的土層中地下水位過度下降,而基坑內仍可保持乾燥。這種情況下抽水管的抽水量約增加10%,可適當增加抽水井點的數量。

回灌井與降水井的距離不宜小於6m,回灌井的間距應根據降水井的間距和被保護物的平面位置確定。回灌井宜進入穩定水面下1m,且位於滲透性較好的土層中,過濾器的長度應大於降水井過濾器的長度。回灌水量和壓力的大小,均需通過井流理論進行計算,回灌水量可通過水位觀測孔中水位變化進行控制和調節,不宜超過原水位標高。回灌水箱的高度可根據灌入水量配置。回灌井點布置如5-7所示。

圖5-7 回灌井點布置圖

回灌水量的計算一般與井點降水計算相同,多採用潛水完整井流公式:

基坑降水設計

式中:Q—回灌水量(m³/d);

K—滲透系數(m/d);

R—影響半徑(m);

r—回灌井點的基坑等效半徑(大多線狀布置,一般可按長條形計算,r=S/4)(m);

h——要求回灌後達到的動水位(可選保持原地下水位高度)(m);

H—不採用回灌時,由於基坑降水引起的回灌井點處的靜水位(m)。

回灌井點的設計可採用本設計軟體或相應地下水井流公式,首先計算由於基坑降水引起的回灌井點處的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井點管濾管頂標高低於該水位以下1.0m,回灌井點濾管的長度要大於抽水井點管的長度。

單井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此來確定回灌井點數量。為了彌補回灌量計算上的誤差,應及時觀測地下水位變化,適時調整回灌量,使觀測井水位基本保持不變即達到要求。

G. 地熱回灌井如何回揚，回灌井中是否也要下入潛水泵

你好，很高興為你解答。
不需要潛水泵
直接用管道循環泵即可

H. 名詞解釋回灌井點法

是在降水井點與需要保護的原建築物等之間設置一排回灌井點，在降水的同時，從回灌井點向土層內灌入適量的水，形成一道隔水水幕，使原建築物下的地下水位基本保持不變。