地源热泵空调系统因其在节能方面的突出特点，近年来在国家和地方政策的支持下在工程项目中应用的案例越来越多。但现有标准往往是从岩土体的热物性来分析是否合适采用地源热泵技术，缺乏从岩土的构造是否适合地源热泵工程施工方面的研究。本文以一个具体案例来说明岩土的构造对地源热泵技术选用的影响。
工程概况：本项目地处武昌洪山区三环内，位于武汉高铁站附近。现场一共钻取3口实验井，1口观测井。
测试孔成孔参数如下：
表1 实验井埋管的施工与安装数据
表2 实验井埋管的施工与安装数据
测试孔地质构造如下：（附图如下）
0-14米 粉质粘土。
15-27米 强风化泥岩 红褐色 质软 岩心完整 遇水易散。
28-45米 中风化粉质砂岩 褐色 含砂颗粒较小 取不出完整岩心 呈松散状。
46-76米 微风化砾质砂岩含泥岩夹层 砂岩青灰色 含砾石颗粒较多
砾石粒径1-5公分胶结完整 取出岩心完整。泥岩红褐色，岩心完整。
77-80米 微风化砾质砂岩 青灰色砾石粒径1-5公分 岩心不完整 呈破碎状 。
81-100米 微风化砾质砂岩 青灰色砾石粒径1-5公分 质坚硬 岩心完整
101-113米 微风化砾质砂岩 青灰色砾石粒径1-5公分 质坚硬 岩心完整岩层多为断层，断层中含泥岩夹层
114-147米 微风化砾质砂岩 青灰色 砾石粒径1-5公分 质坚硬 岩心完整
岩土综合热物性参数
根据岩土热响应试验过程中连续记录的功率、流量、进出水温度数据，以及岩土初始平均温度、成孔条件等相关参数值，运用规范所述模型，可计算出岩土综合导热系数、容积比热容等热物性参数。如表3所示。
表3 测试参数及岩土热物性计算值
钻孔单位延米（孔深）换热量参考值
在测得的岩土综合导热系数、容积比热容等热物性参数和岩土初始温度基础上，结合回填材料、钻井直径、埋管类型（单/双U）、埋管间距、运行份额、运行工况下地埋管中传热介质设计平均温度、运行时间等条件，运用规范提供方法，计算得出测试条件下单位孔深换热量，可作设计分析时参考。如表4所示。
表4 钻孔单位延米（孔深）换热量
计算钻孔单位延米（孔深）换热量时所取的设计工况：
①一个供热季90天，一个制冷季120天，热泵系统每天运行6、8、12、15、18、22、24小时，对应制冷（供热）运行份额分别为：0.25、0.33、0.5、0.625、0.75、0.917、1。
②供热（制冷）运行份额是指一个供热季（制冷季）中系统平均每天的运行时间比例,即为冬（夏）季折合满负荷运行小时数与全季节运行小时数之比。
③制冷工况下地埋管中传热介质设计平均温度取27.5℃（地源侧夏季设计工况30/25℃）；制热工况下地埋管中传热介质设计平均温度取7.5℃（地源侧冬季设计工况5/10℃）。
④单位延米换热量主要参考制冷（热）份额为系统折合满负荷运行的时间当量份额所对应的数值。（如集中住宅建筑同时使用率低运行份额可取0.25~0.33，商业较高可取0.5~0.625，办公综合建筑可取0.33~0.5）
⑤因本项目暂考虑住宅的功能和负荷特性，故参考份额为0.33时的数值，夏季54w/m,冬季40w/m。
根据热响应实验结果可以发现该地块地下岩土体换热能力较好，如果单从岩土体热物性分析，该项目合适采用地源热泵技术。但是从地质构造中发现该项目地下28-45米岩层含砂颗粒较小，取不出完整岩心，呈松散状。77-80米 处也有破碎状砾石，取不出完整岩芯。此类岩层不利于目前常用潜孔锤或旋转型水井钻机的任何一种钻孔施工工艺。因此不合适采用地源热泵技术。
综上所述，在项目是否选用地源热泵技术时除了需要分析岩土体的热物性以外，岩土的构造对地源热泵钻井施工的影响也是必须要分析的一个因素。
附录3： 现场取芯图片
0-14米 15-27米
45-76米（1） 45-76米（2）
77-80米 81-100米
101-113米114-147米
论文作者:朱宇群
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
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