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淺談地下水源熱泵造成地面沉降的影響

   2014-04-23 地源熱泵網(wǎng)66030
核心提示:地下水源熱泵在國際上的發(fā)展,1948年第一臺地下水源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州運行,掀起了上世紀歐洲和美國地源熱泵研究的高潮,美國地

 
      地下水源熱泵在國際上的發(fā)展,1948年第一臺地下水源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州運行,掀起了上世紀歐洲和美國地源熱泵研究的高潮,美國地下水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用一直呈上升趨勢。據(jù)美國能源信息部的調(diào)查表明:美國地下水源熱泵在2004年大約有500000套地源熱泵在運行,每年大約有50000套在安裝,美國地源熱泵應(yīng)用最多的地方是學校和辦公建筑,全美也是世界最大的地下水源熱泵系統(tǒng)安裝在肯塔基州路易維爾市的一幢旅館辦公建筑中,它能夠提供10MW的冷、熱量。在歐洲的中部和北部,由于氣候寒冷,地源熱泵主要應(yīng)用于采暖模式。原聯(lián)邦德國計劃到1990年生產(chǎn)熱泵350萬臺,其中地下水源熱泵14%,基本都是單向的大型熱泵,制熱量為400-600KW。瑞典政府在地源熱泵應(yīng)用的初期采取了一定的補貼政策,不過20世紀90年代以來,政府取消補貼,但地源熱泵仍以1000 套/年的速度增長,全國累計安裝了23萬套地源熱泵系統(tǒng)。
     
      我國地下水源熱泵從1997年開始學習和引進歐洲產(chǎn)品,出現(xiàn)了大規(guī)模的地下水源熱泵采暖工程項目,到1999年底,全國大約有100套地下水源熱泵供熱、制冷系統(tǒng)。最近幾年地下水源熱泵技術(shù)發(fā)展的較快,以北京為例,現(xiàn)在地源熱泵應(yīng)用在北京的辦公樓、住宅、學校、商場、賓館、醫(yī)院等,2008年奧運會許多場館和國家大劇院都有不同程度的應(yīng)用。
     
      值得一提的是我國為貫徹落實黨中央、國務(wù)院提出的建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的戰(zhàn)略部署,充分利用可再生能源,發(fā)改委、住建部、財政部等通過不同規(guī)劃和文件鼓勵和支持地源熱泵、與建筑一體化的發(fā)展,并對申請的示范項目進行財政補貼,一些省、市區(qū)也陸續(xù)開始出臺新的規(guī)定鼓勵地源熱泵的發(fā)展。

      地源熱泵在世界上的發(fā)展遠遠超過了100年的傳統(tǒng)地熱技術(shù)的發(fā)展。2000年有26個國家,2005年有33個國家,2010年有43個國家開始使用地源熱泵,最初都是北美和歐洲領(lǐng)先,到今年,中國已經(jīng)排到了地源熱泵使用國家當中的第二位。地源熱泵在國際國內(nèi)的發(fā)展速度都充分的說明了目前的技術(shù)能夠把地源熱泵的應(yīng)用對地面沉降及地面建筑物的影響降到最低,不會存在安全隱患。
     
      由遼寧省建筑設(shè)計院、沈陽建筑大學、遼寧地質(zhì)勘察施工集團公司負責研究地下水源熱泵技術(shù)應(yīng)用對建筑地基基礎(chǔ)的影響中得出的結(jié)論如下:

      1.對于砂土地基的建筑物,抽取、回灌地下水引起的地面附加沉降均在規(guī)范允許范圍內(nèi),建筑物的沉降安全問題是可以解決的。
     
      2.模型模擬試驗的結(jié)果表明:水位下降段以內(nèi)的釋水壓密變形與基礎(chǔ)沉降寬度、地基壓力、地基壓縮模量有關(guān),該壓縮變形可控制在0.35mm左右。

      3.水位下降段以外,由于水位降深產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起的建筑物的附加沉降僅與地面以下土層厚度、變形模量有關(guān),沈陽地鐵一、二號線施工地下水位最大降深達18m,基坑周邊地面沉降監(jiān)測結(jié)果最大沉降5.82mm,地下水源熱泵群井抽水的最大水位降深也不超過5m,一般水位降深3m左右,地面沉降可控制在5mm以內(nèi)。

      4.以樁為基礎(chǔ)的建筑物可不考慮抽取地下水對建筑物附加沉降的影響。
以上結(jié)論充分說明即使地下水位下降,對有建筑物的地面沉降的影響也微乎其微,對于沒有建筑物的地面更不會有影響,更何況抽取的地下水實現(xiàn)百分之百的回灌的前提下,對地面沉降的影響可以不予考慮。
 
       針對回灌井堵塞的原因采取不同的措施進行處理:
 
      1.懸浮物堵塞:注入水中的懸浮物含量過高會堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無法回灌??梢酝ㄟ^預(yù)處理控制回灌井中懸浮物的含量是防止回灌井堵塞。
 
      2.微生物的生長:注入水中的或當?shù)氐奈⑸锟赡茉谶m宜的條件下在回灌井周圍迅速繁殖,形成一層生物膜堵塞介質(zhì)孔隙,從而降低了含水層的導(dǎo)水能力??梢酝ㄟ^電子水處理儀去除水中的有機質(zhì)或者進行預(yù)消毒殺死微生物可以防止生物膜的形成。
 
      3.化學沉淀:當注入水與含水層介質(zhì)或地下水不相容時,可能會引起某些化學反應(yīng),這不僅可以形成化學沉淀堵塞水的回灌,甚至可能因新生成的化學物質(zhì)而影響水質(zhì)。在碳酸鹽地區(qū)可以通過加酸來控制水的PH值,以防止化學沉淀的生成。
 
      4.含水層細顆粒重組:當回灌井又兼作抽水井時,反復(fù)的抽、回灌可能引起存在于井壁周圍細顆粒介質(zhì)的重組,這種堵塞一旦形成,則很難處理。因此在這種情況下,可以控制回灌井用作抽水井的頻率,在有條件的地方抽水井不做回灌井使用。

責編:dhl

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標簽: 地下水源熱泵
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