回灌井是干嘛用的

A. 北京外研社国际会议中心的浅层地热能利用

潘小平

（北京地热工程研究所）

摘要 北京外研社国际会议中心的水源热泵利用浅层地热能工程经过两年的可行性论证筹划、水源钻井施工和设备安装调试后于2004年夏投入运行，经过3夏2冬的实践，制冷和供暖效果良好，提供了夏凉冬暖的舒适环境，又配合地热井的温泉休闲娱乐保健服务，经济效益巨大。浅层地热能和常规地热能的开发利用为之带来了意想不到的惊喜。

1 序言

北京外语教学与研究出版社（简称“外研社”）为响应北京市政府治理大气污染、还北京一片蓝天的号召，拟在其国际会议中心安装新型无污染、节能、高效的水源热泵空调系统，利用就地的浅层地热能资源，解决所有建筑物冬季供暖和夏季空调制冷。该中心位于北京市大兴区芦城镇西北，占地89581.1m²，总建筑面积101550m²，属于大型工程项目。项目自2002年春开始可行性研究，2003年中开始建设，至2004年6月完工。项目至今运行了3夏2冬，不但供暖、制冷效果良好，而且由此带来巨大的经济效益和环境效益。

2 历史的回顾

国际会议中心原是北京外研社在大兴区芦城镇西北的一处书库，后来建起了外研社的培训基地，建了两栋培训教学楼，以及相关的教师公寓和职工、学员宿舍等建筑。当地的大环境是远郊区地广人稀的背景，培训基地搞了绿化，教学和生活环境条件不错，但如何创造更高的经济价值，尚不理想。

随着大兴县提升为大兴区，大兴区在芦城设开发区，北京市的五环路修通经过，培训基地的邻近建起了天普太阳能公司等新项目，外研社策划了提高档次，将培训基地更名建设国际会议中心，开拓经营。外研社请著名设计师设计新建了会堂及其附属部分，包括保龄、桑拿、健身设施和游泳池等，也改造装饰了旧有建筑，构成整体的协调。除了这些外观的形象外，提高内在质量档次的具体工程就是利用浅层地热能的水源热泵工程和锦上添花的地热井工程。

3 利用浅层地热能的水源热泵工程

利用浅层地热能的水源热泵工程的构成包括提供浅层地热能源的抽水井和回灌井，即地下部分，和地上部分的水源热泵机组及配套管网和控制系统。

3.1 可行性研究

根据供暖和制冷负荷要求，该项目的水源热泵需要不少于每天3600m³供水量。在项目地点能否获得这些水量？抽出的这些水量能否全部回灌回去？工程的环境影响如何？如何布井？如何成井？这些都是热泵工程规范要求由专业勘查队伍来完成的工作。

外研社培训基地于2002年4月委托北京地热工程研究所进行该可行性研究，经过近两个月的工作，可行性论证的结论是：在当地永定河下游一级阶地上，含水层厚度不大，总厚度仅20m，地下水埋深已达20m以下，其上部已疏干，所幸含水层颗粒较粗，以砂砾石为主，含中粗砂层。因此，在正常情况下有2眼供水井即能达到要求的需水量，但为留有充分余地，建议钻3眼生产井；回灌井的灌量衰减经试验最大为25%，按30%考虑，布置6眼回灌井为佳。工区附近没有供水水源地，水源热泵利用当地地下水同层异井抽、灌，不会产生不良环境影响。布井可利用培训基地占地分散布置，井距可保持在100m左右。

3.2 抽灌井工程施工

钻井施工于2003年7月16日进场，至2004年1月12日完成全部任务。为确保工程今后长期可持续运行，多考虑了一眼回灌备用井，共钻10眼井（图1）。井深40～42m，主要利用水位以下含水的砂砾石层或卵砾层，至30余m含水层终结后，留出8m左右沉淀管空间成井。钻井口径ϕ800mm，下入ϕ426mm井套管（上段8～12m）和滤水管（下段），未用浅部细中砂层。钻井工程精心施工，严格填砾，认真洗井，达到水清砂净，含砂量小于1/20万，全部为优质井。

图1 水源热泵系统抽水、回灌线路示意图

当地地下水位埋深在21m左右，抽水试验单井出水量基本在85～90m³/h，单位涌水量绝大部分在7～24m³/h·m，出水水温14℃。抽水试验结束前取水样进行了饮用水质检验，属重碳酸钙镁水型，pH值7.5，总溶解固体0.91～0.97 g/L，含偏硅酸20.5～21.8mg/L，除总硬度485～490mg/L（CaCO₃）超过饮用水标准（450mg/L CaCO₃）外其余全部符合标准，不结垢，无腐蚀性。

3.3 水源热泵系统安装

水源热泵系统使用意大利克莱门托（CLIMAVENETA）的热泵产品，共4套机组，分置在两个操作室中，分别控制宾馆部分和康乐部分两套系统。热泵机组的型号规格如表1所列。

表1 克莱门托热泵机组的型号规格（运行工质R22）

3.4 操作运行

水源热泵系统的操作运行在开启热泵机组的同时，要开动抽水井往机组送水，也要导出循环水至回灌井去回灌。在冬季供暖模式时，进入机组的地下水供出热量，温度降低后去回灌。在夏季制冷模式时，进入机组的地下水吸收热量，温度升高后去回灌。为避免回灌水在地下形成局部的冷团或热团，也为了避免回灌井长时间使用会造成堵塞，回灌井需要定期进行回扬抽水，结合这些因素综合考虑，外研社对水源热泵工程的10眼井实行轮流开闭，生产井和回灌井轮换使用。原考虑开3眼抽水井、用5～6眼回灌井可满足全部用水和回灌，但实际工程因拆分了2个热泵机房，分头运行，因此水量不能统一调配，需各自独立工作。所以实际操作情况是：初寒和末寒的供暖两处机房各开1眼抽水井，各开2眼回灌井就可以了；到严寒期则基本是各开动2眼抽水井和3眼回灌井，抽、灌井基本上1周至2周轮换一次。

外研社的水源热泵系统已运行3夏2冬，每年运行约240天：冬季供暖在10月底或11月初开始，至次年3月底结束，历时约150天，比北京正常供暖期前后各延长半个月；夏季制冷在6月初开始，至8月底结束，历时约90天。

3.5 效果和变化

据运行班报表等监测资料，因为进入水源热泵的水源充足，而且1眼生产井基本上联动2眼回灌井，回灌比较顺畅，因此系统运行相当稳定，热泵效益明显，冬夏的室温都能在21℃左右，冬季温暖舒适，夏季清凉爽快。这样舒服的环境硬件和软件条件，赢来了国际会议中心的顾客盈门。

作为水源热泵，应该考虑的还有能否可持续运行的问题，其实质是当地的地温能否定期恢复。根据温度监测资料，在一年的冬季供暖开始之初（11月），当地的地温是14℃，抽入水源热泵机组的地下水被提取热量后温度降低5～7℃，热泵的出口温度比进口温度提升2～3℃，达到46℃左右，通过风机盘管向建筑物供暖；在随后的第2、3、4、5个月，抽入水源热泵机组的地下水温度基本上每月降低1℃，即逐月大致是13℃、12℃、11℃、10℃，被提取热量后温度降低幅度相应逐渐减小，从5～7℃逐变为3～5℃，但热泵出口温度基本不变。至休息2个月后开始夏季制冷，地温恢复至略低于12℃，抽入水源热泵机组吸取热量后温度提升2～6℃，而其制造的热泵出口温度能比进口温度降低3～4℃，降为6℃左右，通过风机盘管向建筑物供冷；在随后的第2、3个月，抽入水源热泵机组的地下水温度基本上每月升高2℃，即逐月分别为14℃、16℃，但热泵机组出口温度基本保持不变。地下水温度在休息2个月至开始供暖时正好恢复为原有的14℃温度，如此完成一年的周期性变化，达到了浅层地热能的可持续开发目标。

4 锦上添花钻成地热井

跟随京津地区近些年的“温泉热”，利用地热水操作温泉休闲、保健、娱乐、旅游、会议的经营久盛不衰，外研社在执行水源热泵项目任务时，作为锦上添花，也考虑了增加地热井开发项目。2003年夏，外研社委托北京地热工程研究所增加进行地热井钻井的可行性研究，7月可行性研究报告完成，认为在外研社具备钻成地热井的条件。外研社当机立断，立即组织地热井施工，井队9月26 日进场，施工至次年2月6 日竣工，完成了“兴热－6”井的钻井，设计钻探2600m，实际钻井按设计钻穿了第四系、第三系、寒武系及蓟县系的铁岭组和洪水庄组总厚1747.5m的覆盖层（虽其中包含部分含水层），分段下入了套管并实行水泥固井，最终裸眼钻入蓟县系雾迷山组的硅质白云岩热储层，于2601.88m终孔成井，成井抽水的出水温度51℃，出水量1979.42m³/d。

这眼地热井的温度不算高，用于供暖有困难，且已有了水源热泵供暖，因此外研社利用此井建造了温泉游泳池、桑拿和健身中心，配合水源热泵工程提供的冬夏四季舒适环境，提供休闲娱乐保健服务，使国际会议中心虽然地处五环路以外的较偏僻位置，却不断吸引着各路人群络绎前来，当然也带来了源源财路。

5 结论

北京外研社国际会议中心的水源热泵工程取得了令开发者意想不到的惊喜。

（1）经过3夏2冬的实践，利用浅层地热能的制冷和供暖效果良好，提供了夏凉冬暖的舒适环境。

（2）配合建成地热井所提供的温泉休闲娱乐保健服务，进一步提升品位，常年顾客盈门，带来巨大经济效益。

（3）监测资料表明，地下温度可以在年度运行中周而复始，达到可持续利用的要求。

B. 回灌井数量是否可以与降水井数一致

可以。
基坑开挖,为保证挖掘部位地基土稳定,常用井点排水等方法降低地下水位.在降水的同时,由于挖掘部位地下水的降低,导致其周围地区地下水位随之下降,使土层中因失去水而产生压密,导致周围邻近建筑物的不均匀沉降或开裂.为了防止这种不利情况的发生,通常就需要设置回灌井点.
井点回灌就是在井点降水的同时,将抽出的地下水通过回灌井点持续地再灌入地基土层内,使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围!

C. 什么是回灌井点简述一下~~急求！！！

回灌井点就是为消除降水时可能引起的地面沉陷，在井点降水的同时,将抽出的地下水通过回灌井点持续地再灌入地基土层内,使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围

D. 回灌井点和降水井点区别，回灌井点作用

一、指代不同

1、回灌井点：注入并处置具有腐蚀性或有害液体的井。

2、降水井点：指疏放矿山坑道或采场中积水的小井。

二、作用不同

1、回灌井点：只抽不灌，不但不利于保护地热资源，同时也将含有某些有害成分的地热水牌的地表的水体或渗透到地下，造成不同程度的环境化学污染。有些排水温度超过环保的规定还会造成热污染。所以，回灌开采被看作是地热持续发展的重要措施。

2、降水井点：在矿山开采过程中，有可以利用的地下坑道排水系统，使采场或坑道中的水，沿着水沟导入每隔一定距离的降水井，经与降水井连通的地下坑道流入水仓，再由水泵经专门排水井排到地面或由排水坑道直接流出地面。

三、优缺点不同

1、回灌井点：多使用废弃的老油井处理含油盐水或原污水。缺点是会使地下水污染，还会促使地下土层滑移。

2、降水井点：起的是降低地下水位作用或者疏干地下水的作用，有深有浅，深度按照降水要求，深的降水井，甚至可以达到五六十米。降水井类型有轻型井点、管井、真空井点等。根据原理的不同，还分成很多种。

E. 什么时候设回灌井

饮用水源应该不需要回灌吧，都用了，你拿什么回灌呢？不能把用户用过的水直接灌下去的。
如用作空调，那必须要设回灌井了。

F. 回灌井点设计应用

1.防止井点降水引起沉降的措施

1)可在基坑与相邻建筑物之间设置防水帷幕,如采用水泥搅拌桩、地下连续墙等。

2)减少抽水时间,防止反复抽取地下水。

3)设置地下水回灌系统,使基坑附近建筑物下部的地下水位基本保持不变。

2.回灌水系统的设计

在基坑场地外缘设置井点回灌系统,是减小基坑降水对周围环境影响有效方法。回灌井点是在降水区与邻近建筑物之间的土层中埋置一道回灌井点,采用回灌地下水方法,使得基坑降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围,保持基坑附近建(构)筑物下部地基土层的地下水位基本不变。

回灌井点的布置和管路设备与抽水井点相似,仅增加回灌水箱、阀门和水表等。

回灌可采用回灌井点、砂沟、砂井等形式。回灌井点是在抽水井点设置线以外,设置注水井点管,将井点中抽取的水经过沉淀后用压力注入管内,一般采用的压力为100kN/m²。从而形成一道供水墙,以防止基坑外建筑物一侧的土层中地下水位过度下降,而基坑内仍可保持干燥。这种情况下抽水管的抽水量约增加10%,可适当增加抽水井点的数量。

回灌井与降水井的距离不宜小于6m,回灌井的间距应根据降水井的间距和被保护物的平面位置确定。回灌井宜进入稳定水面下1m,且位于渗透性较好的土层中,过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。回灌水量和压力的大小,均需通过井流理论进行计算,回灌水量可通过水位观测孔中水位变化进行控制和调节,不宜超过原水位标高。回灌水箱的高度可根据灌入水量配置。回灌井点布置如5-7所示。

图5-7 回灌井点布置图

回灌水量的计算一般与井点降水计算相同,多采用潜水完整井流公式:

基坑降水设计

式中:Q—回灌水量(m³/d);

K—渗透系数(m/d);

R—影响半径(m);

r—回灌井点的基坑等效半径(大多线状布置,一般可按长条形计算,r=S/4)(m);

h——要求回灌后达到的动水位(可选保持原地下水位高度)(m);

H—不采用回灌时,由于基坑降水引起的回灌井点处的静水位(m)。

回灌井点的设计可采用本设计软件或相应地下水井流公式,首先计算由于基坑降水引起的回灌井点处的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井点管滤管顶标高低于该水位以下1.0m,回灌井点滤管的长度要大于抽水井点管的长度。

单井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此来确定回灌井点数量。为了弥补回灌量计算上的误差,应及时观测地下水位变化,适时调整回灌量,使观测井水位基本保持不变即达到要求。

G. 地热回灌井如何回扬，回灌井中是否也要下入潜水泵

你好，很高兴为你解答。
不需要潜水泵
直接用管道循环泵即可

H. 名词解释回灌井点法

是在降水井点与需要保护的原建筑物等之间设置一排回灌井点，在降水的同时，从回灌井点向土层内灌入适量的水，形成一道隔水水幕，使原建筑物下的地下水位基本保持不变。