地下水热泵系统的地质环境监测

目的是监测整个系统换热功效，计量评价系统运行能效。监测地下水换热系统在运行时对区域地温场的影响情况，由于抽水井抽取的是原始水，不需要对其进行监测，所以只对回灌井周围温度场的温度变化情况以及回灌井温度恢复情况、抽水井与回灌井相互影响情况进行监测。通过对回灌水水质进行长期监测，观察水质变化以及抽水井、回灌井水位变化情况。

1.理想状态下的监测站

建立一个理想状态下的监测站，就需要全面的考虑各种因素对监测对象的影响，所以监测的范围要广，监测点的数量要多，监测元件的测试精度要高。一个理想状态下的地下水热泵系统监测站至少要做到以下各项监测：

（1）在水源水总管上安装流量计，在进出总管上安装温度传感器，长期记录监测数据乎团，用于计算分析地下水热泵系统水源水的排、取热量情况。

（2）对地下水热泵系统的设备要安装用电计量装置，评价热泵系统的能效情况。

（3）在回灌井及抽水井中不同深度安装温度传感器，监测系统运行过程中温度变化情况。

（4）在抽水井与回灌井之间布置监测点――温度传感器，监测它们相互间影响情况。根据不同的地层情况，监测点要布置在地层的赋水层中，监测点的间距为10m。

（5）在回灌井的周围按一定间距向四周延展布置监测点――温度传感器，监测地下水热泵系统在长期使用过程中对区域地温场的影响。监测点同样要布置在地层的含水层中，监测点的间距为10m。

按照以上的布置方式，同时考虑到不同深度的水井，监测点的数量为30～50个。

监测点的平面布置如图8-1所示：

图8-1 理想状态下监测站的监测点布置平面示意图

2.已建监测站

由于地下水热泵系统监测站是监测一个地下水热泵系统的运行情况及系统的长期运行对地下温度场的影响变化，所以，建立监测站的前提是必须有长期稳定运行的地下水热泵系统。为了对地下水热泵系统的地质环境进行监测，可以利用已建或待建地下水热泵项目实施对系统的地质环境监测。由于目前已经建好的地下水热泵系统的抽水井和回灌井都是布置在建筑周边附近的区域内，水井周围没有足够的区域可布置所有的监测点，再加上监测点的布设要占用一定的土地面积，所以，对于新建或待建的地下水热泵系统，并没有充足的区域对地质环境进行监测。

理想状态下的地质环境监测站很难以实施，为此，选取某一项各方森谨面条件都较好的地下水热泵项目，对其地质环境进行监测。北京市地下水动态监测及岁春橘办公试验综合楼地下水热泵项目具备相对较好的条件，基本能达到理想状态下监测站的所有监测目的，可以选定该处进行地质环境监测，以下是该项目的情况介绍。

1）项目概况

综合楼总建筑面积16411.62m2，水平层计算建筑面积18458.28m2；综合楼共设计安装371台卧式暗装风机盘管，品牌为上海Carrier，安装位置在办公室、会议室、大堂、卫生间等地方；供暖、制冷设计选用2台克莱门特PSRHH1801机组，循环泵3台，两用一备，补水泵2台，一用一备；含通风系统中的新风系统（含新风主机，不包括排风、排烟和换气）；潜水抽水泵2台，为国内知名品牌天津甘泉，一用一备。整套系统设计为自动控制，在风机盘管回水管上设计有电动二通阀和温控器，在机房内设计有压差控制器，潜水泵配有变频调速控制器，最大限度的实现节能；潜水泵为屏蔽泵。

该项目地下水热泵系统水源井数量为3眼，一抽二灌。在该项目的水井井壁处及回灌井周围设置监测点，以实施对地下水热泵项目的地质环境监测。

水井平面位置如图8-2所示：

图8-2 水源井平面位置示意图

2）地层结构

水井所在地区域的地层结构如图8-3所示：

3）地质环境监测内容

（1）在水源水总管上安装流量计，在进出总管上安装温度传感器，长期记录监测数据，用于计算分析地下水热泵系统水源水的排、取热量情况。

（2）对地下水热泵系统的设备要安装用电计量装置，评价热泵系统的能效情况。

图8-3 某井地层结构图

（3）在3口水井分别沿深度25m、36m和50m布置监测点――温度传感器，共9个，监测系统运行过程中的水温变化情况。

（4）在回灌井周围布置监测点――温度传感器，监测回灌水对周围地层的影响情况。通过本项目的水资源论证报告得知，该区域的地下水静水位约28m，动水位约31m，所以，监测点布置在动水位以下，具体布置深度为36m和50m，水平间距为10m，共可布置7个监测孔。如图6-4所示。

图8-4 地质环境监测点布置平面示意图

监测点的数量一共为23个，其中观测孔中14个，抽灌井中9个。监测点采用PT1000铂电阻一体化温度变送器，4～20mA输出，加长导线调试标定，测试为精度0.1℃。

通过巡检仪对所有监测点进行巡检并采集储存数据，并通过485通讯进监测站与上位机通讯，从而实现对地下水温度实时监测，并且保存成access库，结合温度曲线，以便对数据进行分析处理。

（5）在抽水井及回灌井动水位之下，安置水位传感器，长期监测地下水为动态。