建筑能源应用技术-课件 第3章 地热能利用技术

第3章

地热能利用技术本章核心本章重点介绍地热能在能源领域中的利用技术0102学习目标1了解地热能的基础知识；2熟悉地源热泵的工作原理；3掌握土壤源热泵机组和水源热泵机组在建筑中的应用原理和形式。第3章地热能利用技术03本章主要内容•3.1地热能及其分类：认识地温变化与五类地热资源。•3.2地热能的梯级利用：理解按温度品位逐级利用的原理和形式。•3.3地源热泵供热空调系统：分别学习土壤源和水源热泵的原理、形式、勘察与运行。•3.4地热发电：比较蒸汽地热发电与地热水发电。第3章地热能利用技术04什么是地热能•地热能是来自地球内部的热能。它以地下热水、蒸汽、热岩体等形式存在，可用于供热、供冷、发电以及其他生产生活过程。•在建筑能源应用中，地热能既可以直接作为热源，也可以作为热泵系统的低位热源或低位热汇。•选择利用方式时，应先识别资源类型和温度品位，再考虑换热条件、建筑负荷与运行需求。第3章地热能利用技术05地热能利用的基本特点•地热能不直接受昼夜和短期天气变化影响，具有相对稳定的供能条件。•地热资源分布具有地域性，不同地区的温度、埋深、储量和介质条件不同。•开发利用涉及地下换热、取水回灌、设备运行与环境影响等工程问题，不能只比较能源温度。•本章从资源分类进入，逐步过渡到建筑供热空调系统和地热发电。课堂提示：稳定性是优势，资源条件与工程约束决定可用方式。第3章地热能利用技术063.1地热能及其分类本节先认识地温变化，再按照地热流体或热储特征区分蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型地热资源。分类的目的，是为后续梯级利用和系统选型建立基础。本节学习路径：地温变化规律→资源类型→建筑利用关注点第3章地热能利用技术073.1.1地温纵向变化规律•本节以纬度和地表温度差异说明地温背景：不同纬度地区接受太阳辐射和地表热交换条件不同，地表温度存在差别。•工程判断地热条件时，还需要关注地下温度随深度的变化以及当地地质条件。第3章地热能利用技术08影响地温背景的条件：•纬度变化会影响太阳辐射条件和地表平均温度，从而形成不同地区的地温背景。•地表覆盖、气候和地下介质条件会影响热量向地下传递的过程。•在地源热泵工程中，不能用单一地区的经验温度代替项目所在地的实测或调查数据。3.1.1地温纵向变化规律第3章地热能利用技术09地热资源的五种类型蒸汽型地热资源：地下以蒸汽为主要热载体热水型地热资源：地下热水储存并携带热量地压型地热资源：热水处于较高压力条件干热岩型地热资源：热量主要储存在高温岩体中岩浆型地热资源：与高温熔融岩浆有关提示：蒸汽型和热水型通常合称水热型地热资源。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术10蒸汽型地热资源•蒸汽型地热资源以地下蒸汽为主要介质，温度品位较高。•蒸汽经井口采出后，可直接或经处理后用于驱动汽轮机发电。•该类资源对地质储层、蒸汽品质、采出条件及环境控制要求较高。•建筑能源应用中通常把它作为高温资源认识，而不是常规浅层热泵的直接对象。提示：蒸汽型资源的主要利用方向是高温利用和发电。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术11热水型地热资源•热水型地热资源以地下热水为热载体，可根据温度用于发电、供热、洗浴、农业等。•热水型资源按温度分级，并以不同温度对应不同利用方式。•利用地下热水时，应同时考虑水量、水温、水质、取水与回灌条件。•建筑供热可采用直接利用或通过换热器间接利用。地热田按照储热温度的高低可以分为：“高温（＞150℃）、中温（90～150℃）、低温＜（90℃）”。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术12地压型地热资源•地压型地热资源中的热水处于高压条件，可能同时含有热能、压力能和溶解气体。•开发时不仅要评价温度，还要评价压力、流体成分、储层条件和安全控制要求。•其利用过程通常比一般热水型资源复杂，需要与具体地质条件相匹配。课堂提示：资源评价必须同时关注热、压、流体与储层。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术13干热岩型地热资源•干热岩型资源的热量主要储存在高温、低渗透岩体中。•利用思路是通过人工形成或利用已有裂隙，使循环流体与热岩体换热，再把热量带到地面。•工程可行性取决于岩体温度、埋深、裂隙条件、循环流体和长期换热能力。课堂提示：干热岩利用的关键是建立可控、可持续的地下换热通道。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术14岩浆型地热资源•岩浆型地热资源与地下高温熔融岩浆有关，温度极高。•其热能品位高，但受埋深、地质活动和工程可达性限制。课堂提示：高温并不等于易开发，工程可达性是基本约束。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术15水热型与岩体型资源的认识重点水热型•蒸汽或热水既是热源，也是热量输运介质。•重点评价温度、流量、压力、水质与回灌。•蒸汽型和热水型可统称水热型资源。岩体型•热量主要储存在干热岩或岩浆相关高温岩体中。•重点评价埋深、温度、裂隙及工程可达性。•通常需要建立人工或天然换热通道。课堂提示：资源类型不同，地面系统与地下工程条件也不同。3.1.2地热资源类型第3章地热能利用技术163.2地热能的梯级利用不同温度的地热资源具有不同做功能力。梯级利用就是让高品位热能先承担高温需求，再把剩余热量依次用于较低温度需求，以减少能量品位损失。本节学习路径：温度品位→梯级原理→利用形式第3章地热能利用技术17梯级利用的含义•梯级利用依据能量温度品位安排用途，使高温资源优先用于发电、工业等高温需求。•高温利用后的余热仍可用于供暖、生活热水、农业和其他低温过程。•同一地热资源通过多级换热和分级用户，可以提高综合利用程度。•系统设计需要协调各级温度、流量、负荷和运行时间。课堂提示：梯级利用的核心不是“多用一次”，而是“按品位有序使用”。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术18地热能的梯级利用范围图3.1地热能梯级利用范围•图中按地热温度划分利用层级，高温端可用于发电、烘干和采暖。•温度逐步降低后，可继续用于医疗、洗浴、温室、养殖、农灌以及制冷、供热等。•箭头表示能量由高品位向低品位逐级利用。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术19高温地热能：150℃以上•150℃以上为高温利用层级。•该温度范围可优先用于发电等高品位需求，随后再利用排出热量。•是否能够发电还取决于介质状态、流量、压力以及发电系统形式。课堂提示：温度是重要依据，但不是判断发电可行性的唯一条件。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术20中温地热能：70～150℃•70～150℃为中温利用层级。•该温度范围可用于工业用热、供暖，也可结合具体条件选择发电或其他利用方式。•设计时应把供水温度与用户所需温度匹配，并保留后续低温利用空间。课堂提示：先满足温度要求较高的用户，再连接低温用户。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术21浅层低温地热能：20～70℃•20～70℃地热能可直接或通过换热用于供暖、生活热水、医疗、洗浴和农业。•当资源温度不足以直接满足末端要求时，可与热泵或辅助热源结合。•利用方式应同步考虑水质、换热器、管网和回灌。课堂提示：建筑供热要同时匹配资源温度、末端温度和运行方式。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术22超低温地热能：0～20℃•0～20℃地热能温度品位较低，通常不能直接满足建筑供热温度要求。•它可作为热泵系统的低位热源，冬季从土壤或水体取热，夏季向环境放热。•这一温度层级是后续地源热泵供热空调系统的主要学习对象。课堂提示：低温资源通过热泵提升温度后进入建筑供热系统。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术23梯级利用原理•地热流体先进入温度要求最高的利用环节，完成换热后温度下降。•降温后的流体继续进入下一温度等级的用户，形成串联或分级供能。•每一级的出口温度应满足下一级入口要求，同时保证流量和运行稳定性。•末端余热利用后，流体按工程要求处理或回灌。课堂提示：设计主线是入口温度—用户需求—出口温度的连续匹配。3.2地热能的梯级利用3.2.1梯级利用原理第3章地热能利用技术24从高品位到低品位的梯级利用：•高温段优先承担发电或工业过程，使能量的高品位部分得到利用。•中温段可承担建筑供暖、生活热水或农业生产。•低温段仍可通过热泵继续提取热量，降低排放温度。•分级利用能够扩大同一资源的服务对象，但也增加系统协调要求。课堂提示：每一级都应说明“谁用、需要多高温度、用后还剩多少”。3.2地热能的梯级利用3.2.1梯级利用原理第3章地热能利用技术25地热能梯级利用示意图3.2地热能梯级利用示意•图示把地热资源与不同温度需求的用户串联起来。•地热流体经过一级用户后仍保有热量，可继续为下一级用户供能。•热泵等设备可在低温段提升可用温度，延伸利用链。3.2地热能的梯级利用3.2.1梯级利用原理第3章地热能利用技术26多能互补与梯级利用•当地热能不能独立满足全年负荷时，可与其他能源或辅助设备共同供能。•辅助能源用于补充峰值负荷、提高供水温度或保障异常工况。•多能互补不改变梯级原则，各能源仍应按温度与负荷特征合理分工。课堂提示：辅助能源承担补峰与保障，地热资源承担适宜的基础负荷。3.2地热能的梯级利用3.2.1梯级利用原理第3章地热能利用技术27系统设计与运行控制•设计阶段应核对资源温度、可利用流量、各级负荷和末端温度。•运行阶段应根据实际负荷调节流量和设备启停，避免高温资源直接用于低温需求。•各级用户运行时间不同，需要设置旁通、调节和必要的蓄能或辅助措施。•监测进出口温度和流量，才能判断梯级利用是否按设计运行。课堂提示：梯级系统既是换热网络，也是需要协调的运行系统。3.2地热能的梯级利用3.2.1梯级利用原理第3章地热能利用技术283.2.2梯级利用的主要形式•地热发电：利用高温蒸汽或地热水转换为电能。•工业利用：为烘干、加工等过程提供热量。•供热与制冷：直接换热或结合热泵服务建筑。•农业及其他利用：温室、养殖、农灌、医疗、洗浴等。课堂提示：同一资源可以连接多种用途，关键是温度顺序和负荷衔接。3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术29地热发电•高温地热资源可用于驱动发电装置，把地热能转换为机械能和电能。•发电后的排汽或地热水仍可能具有较高温度，可继续用于供热等。•因此，发电常位于梯级利用链的上游。课堂提示：发电后的余热不是废热，可进入后续利用层级。3.2.2梯级利用的主要形式3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术30工业利用•工业用户通常具有明确的工艺温度要求。•地热流体可直接或通过换热器向烘干、加工等过程供热。•采用间接换热可以隔离地热流体与工艺介质，便于控制水质和腐蚀。课堂提示：工业利用必须先满足工艺温度和介质安全要求。3.2.2梯级利用的主要形式3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术31供热与制冷•中低温地热能可为建筑供暖、生活热水和部分制冷过程提供能源。•资源温度足够时可直接换热供热；温度较低时可通过热泵提升。•夏季地源热泵可把建筑热量转移到土壤或水体，实现供冷。课堂提示：直接利用与热泵利用的区别在于是否需要温度提升。3.2.2梯级利用的主要形式3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术32农业及其他利用•农业利用包括温室、养殖和农灌等，通常位于较低温度层级。•医疗、洗浴和矿泉饮用等用途还需满足相应的水质和卫生要求。•梯级利用末端仍应考虑流体处理、环境影响与回灌。课堂提示：低温用途扩大了资源利用范围，但不能忽略水质与环境约束。3.2.2梯级利用的主要形式3.2地热能的梯级利用第3章地热能利用技术333.3地源热泵供热空调系统地源热泵以土壤、地表水或地下水作为低位热源或热汇，通过热泵循环向建筑供热或供冷。本节分别讲授土壤源热泵和水源热泵。本节学习路径：系统原理→影响因素→系统形式→工程勘察→运行方式第3章地热能利用技术34地源热泵的作用与类型•冬季，热泵从土壤或水体吸收低位热量，并把温度提升后向建筑供热。•夏季，系统从建筑吸热，并把热量排向土壤或水体。•按换热对象可分为土壤源热泵和水源热泵；水源又可包括地表水和地下水。•系统性能取决于热泵机组、地下或水侧换热条件以及建筑负荷。课堂提示：地源并不直接等于供热温度，热泵完成温度提升。3.3地源热泵供热空调系统第3章地热能利用技术353.3.1土壤源热泵系统供冷供热•土壤源热泵通过埋地换热器与土壤交换热量。•换热器内循环介质与土壤不直接混合，形成封闭循环。•夏季土壤作为热汇，冬季土壤作为热源。•埋管形式、土壤热物性和长期冷热平衡共同影响系统运行。课堂提示：理解土壤源热泵，要沿着“建筑—热泵—埋管—土壤”追踪热量。第3章地热能利用技术36夏季供冷原理图3.3土壤源热泵系统夏季供冷原理•热泵从建筑侧吸收热量，使室内或空调水系统降温。•压缩机驱动制冷剂循环，把吸收的热量提升到可向土壤释放的温度水平。•埋地换热器把冷凝侧热量传给土壤。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术37冬季供热原理图3.4土壤源热泵系统冬季供热原理•埋地换热器从土壤吸收低位热量。•制冷剂经蒸发、压缩、冷凝和节流完成热泵循环。•冷凝侧把提升后的热量传给建筑供热系统。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术38夏季供冷与冬季供热的热量路径夏季供冷•建筑是热源，土壤是热汇。•热量由建筑经热泵排向土壤。•关注土壤散热能力和冷凝温度。冬季供热•土壤是低位热源，建筑是用热端。•热量由土壤经热泵送入建筑。•关注土壤取热能力和蒸发温度。课堂提示：季节切换改变热量方向，热泵仍负责在两个温度水平之间搬运热量。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术39影响性能：土壤温度与含水率•土壤温度决定埋管周围可利用的温差，是换热能力的重要基础。•含水率会影响土壤的热传导和热容量，湿润土壤通常具有不同于干燥土壤的换热特性。•地下水运动也可能改变热量扩散过程。•项目设计应采用场地调查和测试结果。课堂提示：土壤不是恒温热库，其状态会随季节和运行累积而变化。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术40影响性能：导热系数与建筑负荷•土壤导热系数影响热量从埋管向远处扩散的能力。•建筑冷热负荷决定系统每小时和每个季节需要交换的热量。•若长期排热与取热不平衡，土壤温度可能逐年偏移，影响机组效率。•因此埋管规模不能只按机组容量确定，还要结合全年负荷。课堂提示：设计对象是全年热量平衡，而不只是某一时刻的峰值。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术41土壤源热泵系统形式图3.5土壤源热泵系统形式•按埋管布置将系统分为水平式和垂直式。•水平式埋管埋深较浅、占地较大；垂直式通过钻孔向地下布置换热管。•选择形式时应比较场地、地质、施工和换热需求。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术42水平式土壤源热泵•水平埋管通常在较浅土层中展开，可采用不同的管道排列形式。•其施工相对直观，但需要较大的可开挖场地。•浅层土温更容易受地表气候和覆盖条件影响。•设计时应保护管道、控制埋深并避免与其他地下设施冲突。课堂提示：水平式的主要约束是场地面积与浅层土温波动。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术43水平式的优势与限制•优势：钻孔需求较少，适合有足够室外场地的项目。•限制：占地较大，土方工程和地表恢复工作量明显。•运行效果受土壤条件、埋深、管间距和地表环境影响。•不能仅凭“施工简单”判断其适用性。课堂提示：场地可用面积是水平式方案的先决条件。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术44垂直式土壤源热泵图3.6垂直式土壤源热泵系统•垂直埋管通过钻孔进入较深土层，在有限地面面积上获得较大换热长度。•钻孔内换热管与回填材料共同形成地下换热通道。•设计需确定钻孔深度、间距、数量和连接方式。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术45垂直式的优势与限制•优势：占地较小，深层土温相对稳定，适合场地受限的建筑项目。•限制：钻孔和回填质量要求高，初投资及地质风险需要评估。•钻孔间距不足会造成热干扰，影响长期换热能力。•施工完成后地下部分难以检修，因此前期勘察和质量控制非常重要。课堂提示：垂直式以钻孔质量换取场地效率。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术46工程勘察的目的•工程勘察用于了解场地土层、地下水条件、岩土热物性和施工条件。•勘察结果为埋管形式、钻孔深度、间距和数量提供依据。•对于规模较大的项目，可进行岩土热响应试验，获得场地实测换热参数。•勘察不是附加工作，而是系统设计的输入条件。没有可靠场地参数，埋管规模和长期性能都难以判断。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术47岩土热响应试验图3.7岩土热响应测试仪•测试仪向试验钻孔施加稳定热量，并记录循环介质进出口温度、流量等数据。•通过测试数据可分析岩土综合导热能力和钻孔换热特征。•这些参数用于校核埋管设计。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术48取样与实验室分析•首先根据场地条件布置勘察点或试验孔，并获取具有代表性的岩土样品。•实验室分析可了解样品的组成、含水状态和相关热物性。•现场记录与样品分析应相互对应，避免用孤立样品代表整个场地。课堂提示：取样解决“地下是什么”，测试解决“实际怎样换热”。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术49数据分析与换热能力评价•整理试验期间的加热功率、流量和进出口温度变化。•分析岩土综合导热能力以及钻孔内换热过程。•结合建筑全年负荷，评估场地可交换与可储存的热量。•评价结果用于确定埋管长度、孔数和运行边界。课堂提示：试验参数只有与建筑负荷结合，才能转化为设计结论。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术50从勘察结果到系统设计•依据实测参数计算单孔或单位管长的换热能力。•根据峰值负荷和全年冷热量确定总换热规模。•校核钻孔间热干扰、长期土温变化和可施工空间。•必要时设置辅助热源、冷却塔或其他调节措施。课堂提示：勘察—计算—校核—辅助措施构成完整设计链。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术51土壤源热泵系统运行图3.8土壤源热泵系统运行示意•运行管理应根据建筑负荷调节热泵机组和埋管回路。•监测土壤侧进出口温度，可以判断换热条件和长期温度变化。•当排热或取热能力不足时，可启用辅助设备。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术52辅助冷却塔的作用•当夏季向土壤排热过多时，可设置冷却塔分担部分排热负荷。•辅助冷却塔可以降低土壤侧温度上升速度，改善机组冷凝条件。•启停应依据负荷、土壤侧温度和运行经济性。•辅助设备不是替代埋管，而是调节全年冷热不平衡。课堂提示：辅助冷却塔主要解决夏季排热偏大的冷热不平衡。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术53间歇运行与分区运行•间歇运行可在建筑低负荷或无人时段减少设备运行。•分区运行使系统只服务有需求的区域，避免全部末端同时开启。•两种方式都需要保证重新启动后的室内环境和设备安全。•控制策略应与建筑使用时间和负荷变化相适应。课堂提示：运行节能来自负荷匹配，而不是简单减少开机时间。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术54负荷跟踪、错峰与优化•机组台数和出力应随实际负荷变化，减少低效运行。•在电网低谷时段运行可实现错峰，但需要建筑蓄热、蓄冷或系统惯性配合。•优化控制应同时考虑室内需求、机组效率、土壤侧温度和电价。•长期运行数据可用于修正控制策略。课堂提示：系统优化是建筑侧、机组侧和地源侧的协同。3.3.1土壤源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术55水源热泵系统•水源热泵以地表水或地下水作为低位热源或热汇。•水体通过直接进入机组或经换热器间接换热，与热泵循环交换热量。•水温相对稳定有利于热泵运行，但水量、水质和取排水条件必须满足要求。•系统形式应结合水源类型和环境管理要求选择。课堂提示：理解水源热泵，要同时追踪水侧流程和制冷剂循环。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术56水源热泵供冷供热原理图3.9水源热泵供冷供热原理•冬季从水体吸热，经热泵提升温度后向建筑供热。•夏季从建筑吸热，再把热量排向水体。•水侧可采用开式取水，也可通过换热器形成间接系统。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术57影响水源热泵性能的因素•水温：决定蒸发或冷凝侧的温差条件。•水量：决定可持续交换的热量规模。•水质：影响结垢、腐蚀、堵塞和设备寿命。•建筑负荷与环境条件：决定系统容量、运行时段及取排水影响。课堂提示：水源稳定并不只指温度稳定，还包括流量和水质可控。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术58水温与水量•适宜且稳定的水温有助于提高热泵运行效率。•可利用流量必须覆盖设计换热需求，并考虑季节变化。•取水温度和回水温度共同决定水侧换热量。•水量不足会导致温差和设备工况偏离设计。课堂提示：水温决定单位流量能交换多少热，水量决定总交换能力。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术59水质、建筑负荷与环境条件•水中的悬浮物、盐分和化学成分可能造成过滤负担、结垢与腐蚀。•建筑负荷决定取热或排热强度及持续时间。•取水和排水应评估对水体温度与生态环境的影响。•必要时采用间接换热，把天然水体与机组水系统隔离。课堂提示：水源热泵设计必须把设备效率与水环境保护同时考虑。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术60水源热泵的系统形式•地表水源热泵利用江、河、湖、海等水体作为热源或热汇。•地下水源热泵通过取水井取水，经换热后再回灌。•地热水直接供热利用水体本身的温度；间接供热通过换热器隔离地热水。•不同形式的调查内容和运行管理要求不同。课堂提示：先识别水源类型，再决定取水、换热和回水方式。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术61地表水源热泵系统图3.10地表水源热泵系统•系统从地表水体取热或向水体排热，为建筑侧热泵提供稳定换热条件。•取水口位置、过滤设施和排水口布置会影响运行。•水体容量及季节水温变化是设计依据。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术62地表水源系统的优势与限制•优势：可利用较大水体的热容量，水侧换热条件较稳定。•限制：取水工程、水质处理、季节水位和环境许可均会影响方案。•取水与排水位置不当可能形成短路，降低换热效果。•湖泊等封闭或半封闭水体还需评价可利用容量。课堂提示：水体“看起来很大”不等于可无限取热或排热。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术63地下水源热泵系统图3.11地下水源热泵系统•地下水经取水井送入换热系统，完成换热后通过回灌井回到含水层。•取水井与回灌井的位置应减少水力和热短路。•系统必须保证取水、换热、回灌过程连续可靠。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术64地下水源系统的优势与限制•优势：地下水温相对稳定，可形成较好的热泵运行条件。•限制：需要适宜的含水层、稳定水量和可实施的回灌条件。•水质问题可能导致井、管道和换热器结垢或堵塞。•长期运行必须监测水位、流量、温度和回灌效果。课堂提示：地下水源方案成立的关键是“可取、可换、可回灌”。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术65地热水直接供热图3.12地热水直接供热系统•当地热水温度和水质满足系统要求时，可直接进入供热利用环节。•直接利用减少中间换热温差，但地热水与设备和管网直接接触。•因此必须关注腐蚀、结垢和卫生条件。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术66地热水间接供热图3.13地热水间接供热系统•地热水先通过换热器把热量传给建筑侧循环水。•间接系统把地热水与建筑管网隔离，便于控制水质影响。•换热器会产生温差和阻力，需要在安全性与效率之间权衡。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术67工程勘察：湖泊容量与水文地质•地表水项目应调查水体面积、深度、有效容量、季节水位和水温。•地下水项目应调查含水层分布、渗透性、水位、水量、水质和回灌条件。•勘察结果用于确定取排水方式、换热规模和环境影响边界。•不能用短期单点水温替代完整水源评价。课堂提示：地表水关注水体容量，地下水关注含水层与回灌。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术68地表水取水运行方式图3.14过滤后取水方式图3.15直接取水方式过滤后取水用于减少杂质进入系统；直接取水流程较短，但对水质和设备耐受性要求更高。实际方式应根据水体杂质、过滤维护、换热器形式和环境要求确定。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术69海水源系统的腐蚀控制•海水含盐量高，对金属设备、管道和换热器具有较强腐蚀作用。•设计应选择适宜的耐腐蚀材料，并减少不同金属直接接触引起的电化学腐蚀。•运行中需要检查过滤、污损、泄漏和防腐措施状态。•材料选择、保护措施和维护必须作为整体考虑。课堂提示：海水源系统的可行性取决于长期耐腐蚀与可维护性。3.3.2水源热泵系统供冷供热第3章地热能利用技术70地下水回灌•地下水完成换热后应按工程要求回灌到适宜含水层。•回灌可维持地下水系统平衡，并减少地面排放。•回灌能力受