夏熱冬冷地區淺層地熱能地域適宜性評價方法的研究

主要內容

地源熱泵系統適宜性評價指標的選取2地源熱泵系統適宜性評價體系的確定3緒論31夏熱冬冷地區的綜合案例分析34結論與展望51.緒論解決途徑淺層地熱能資源能源危機

淺層地熱能資源的合理利用與開發人類對能源的需求隨著人口的遞增出現指數級的增長，急需開發新能源。

1.1課題研究的背景憑借其自身的優勢得到了廣泛的關注（可再生、環保清潔、儲量巨大）

目前淺層地熱能資源的主要開發利用方式是地下水源熱泵和土壤源熱泵，在這兩種工程形式的應用中存在一些問題，值得引起大家的關注，提早解決，為以后地源熱泵的應用提供方便。1.層次分析法2.模糊綜合評價法3.主成分分析法4.灰色關聯度分析法5.系統工程方法論6.專家咨詢法1.緒論1.2評價方法的概述1.2.1現有的評價方法1912年，瑞士的zoeny首次提出了利用淺層地熱能作為熱泵系統的低溫熱源，并為此申請專利。隨著用于建筑物供暖、制冷的熱泵技術飛速發展和日趨成熟，使得淺層地熱能逐步被開發、被認識，國際地熱界早己將其作為地熱資源的一部分。歐洲對地源熱泵的深入研究已有20多年的歷史，安裝最多的國家是瑞典、德國、瑞士、英國、荷蘭、挪威等，有些國家已制定出國家或企業的技術標準，使熱泵技術的發展更加科學、規范。近幾年，各國淺層地熱能的開發利用規模和發展速度都在快速增長。從國外發展趨勢來看，開發利用淺層地熱能將是地熱資源開發利用的主流和方向。國外1.緒論1.2.1地源熱泵的評價方法

1.2.1地源熱泵的評價方法國內王貴玲、劉云、藺文靜，對我國地下水源地源熱泵應用的適宜性進行了評價；紀軼群、葉超，對北京平原區淺層地溫能空間信息系統設計與實現進行了研究；王亞斌、張海濤、郭淑娟，劉雪松，對天津市水源熱泵系統水文地質條件適宜性進行了評價；徐偉、王貴玲等，對中國地下水源熱泵技術的適宜性進行了研究；1.緒論問題我國地源熱泵地域適宜性分區評價的方法很不統一，到目前為止還沒有一種比較成熟的理論評價方法。徐偉針對地源熱泵在中國的適宜性研究成果進行了闡述：歐美國家的地源熱泵主要用在小型房間、單體HOUSE、陽光房，很少用在大型公共建筑上，中國的地源熱泵則用在火車站、體育場、展覽館、影劇院等高密度高強度的地方，特別是中國正處在高鐵快速建設的時候，很多高鐵的起始站和終點站都在應用。在中國這么大面積推廣過程中，特別是在政府鼓勵政策和財政補貼的情況下，怎么才能將地源熱泵技術應用好，這項研究工作在過去10年，也是國家“十一五”重大科技支撐，清華課程課題中水源地源熱泵高效應用關聯技術研究與示范中對這一技術進行了專項研究。國家“十二五”科技支撐計劃重大項目“淺層地熱能集成應用技術與評估及示范”把地源熱泵的適宜性評價作為重點研究內容。1.緒論1.3適宜性評價問題的提出1.緒論1.4課題研究的意義本課題對夏熱冬冷地區地源熱泵系統的運行效果進行全方面評價，在評價淺層地熱能的適宜性時，總結出統一的評價方法，為以后淺層地熱能的評價提供方便，以便確定哪些地區采用地源熱泵系統能夠得到最佳的節能、經濟和環保效益，從而給出夏熱冬冷地區的適宜性評價分區圖。適宜性分區，可以為各個地方政府制定“地源熱泵區域發展規劃”提供有利的技術指導，同時無論是哪種類型的地源熱泵系統，都要做到因地制宜，具體到某一項目的適宜性要區域性的水文地質條件為主，考慮區域適宜性與項目的具體特點。

1.5研究內容淺層地熱能資源與地源熱泵系統相關文獻的閱讀，為地源熱泵系統的適宜性評價做了的理論基礎。

通過與省建科院的合作，對夏熱冬冷地區各省市的水文地質方面的數據有了比較全面的掌握，

繪制出夏熱冬冷地區部分地市的地下水源熱泵和土壤源熱泵的適宜性分區表。研究內容在參考國內外相關文獻的基礎上，綜合對比前人適宜性評價中評價因子的異同，并結合專家意見，最終確定地源熱泵系統的適宜性評價指標在分析眾多的評價方法之后，并結合地源熱泵相關領域的專家的意見，最終確定地源熱泵系統的適宜性評價體系。1.緒論1.6技術路線確定研究課題資料收集整理分析野外調查收集整理選擇研究方法確定權重體系確定適宜性評價分區及其指標確定評分體系繪制研究區各評價指標分區圖專家組打分計算各指標權重屬性值輸入空間疊加分析地下水源熱泵適宜性分表土壤源熱泵適宜性分區表1.緒論

2.1.1淺層地熱能的概念及其特點淺層地熱能是指蘊藏在地表以下一定深度（一般小于200m）范圍內巖土體、地下水和地表水中，具有開發利用價值的低于25℃的熱能。分布廣泛、儲量巨大安全性強、可就地利用清潔環保高效節能2.1淺層地熱能資源的概述2.地源熱泵適宜性評價指標的選取2.1.2淺層地熱能資源的主要開發利用方式

2.1淺層地熱能資源概述

解決途徑可再生、環保、清潔、儲量巨大各國均在大力尋找與開發可再生環保能源圖2.1地下水源熱泵圖2.2土壤源熱泵可根據場地條件和工程特點，選用豎直埋管方式或者水平埋管方式。圖2.3地下水源熱泵系統的組成示意圖

圖2.4土壤源熱泵系統的組成示意圖

地下水（地埋管）換熱機組、機房系統及末端設備三部分組成。2.1.2淺層地熱能資源的主要開發利用方式

2.2地下水源熱泵系統適宜性指標的確定

準則層期刊文章水文地質因素地下水因素場地施工因素社會經濟因素氣象因素環境保護因素1.王貴玲等.地下水源熱泵應用適宜性評價指標體系研究[J].研究探討.2011富水性、水溫、礦化度；地行地貌、回灌條件人口密度、人均GDP年均降雨量、年均氣溫降落漏斗、地裂縫、地面塌陷2.劉建霞等，山東省魯東地區淺層地熱能資源評價[C].2011含水層巖性、分布、埋深及厚度；含水層的賦水性、滲透率、出水能力、回灌能力；地下水類型、下水水溫及其分布、地下水水質；地面沉降及地裂縫3.于彥，田信民，天津市淺層地熱能開發利用數據庫的建設與研究[C].2011單井出水量、回灌能力、導水系數；地下水位年降幅、地下水質類型、地下水硬度、地下水位埋深；地面沉降年降幅、地面沉降累計降幅4.官煜，魏永霞，陳學峰等，淺層地熱能開發利用適宜性分區方法研究[C].2011單井涌水量、含水層有效厚度、回灌能力；水位埋深、補給模數、水位下降速率；5.王濤.寧夏沿黃河經濟帶重點城市淺層地熱能利用適宜性評價研究[D].長安大學,2011潛水埋深、含水巖組厚度、含水巖組介質類型；潛水富水性、承壓水富水性、潛水滲透性、承壓水滲透性、潛水水質、承壓水水質、水溫；地形地貌水源地保護區、地質災害6.孔維臻、郭明晶、陳萌等.基于模糊AHP的淺層地熱能適宜性分區評價方法研究[J].中國礦業.2013.2含水層有效厚度、單機涌水量、回灌能力、水位埋深、水位下降速率；潛水水質、承壓水水質、水溫、潛水滲透性、承壓水滲透性、含巖類型；地形地貌水源地保護區、地質災害7.臧海洋.沈陽城區地下水源熱泵適宜性評價及應用模式研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2011含水層富水程度、回灌能力、地下水埋深；地下水硬度、地下水鐵錳含量、地下水溫度；水源地保護區表2.1地下水源熱泵適宜性評價的相關文獻

2.2地下水源熱泵系統適宜性指標的確定

準則層期刊文章地質及水文地質因素地下水因素環境保護因素8.薛光，姜曙光，王蕾等.石河子市地下水源熱泵的適宜性評價研究[J].石河子大學學報.2011單井涌水量、含水層結構、含水層厚度、回灌能力；含水層埋深、含水層滲透性、初給能力、多年水位對比、地下水水質、地下水硬化度、地下水硬度；9.劉建霞,原曉軍,索立濤.基于層次分析法的魯東地區淺層地熱能適宜性評價[J].海洋地質前沿.2012，10地下水系統劃分、地層結構、含水層出水能力、含水層回灌能力；潛水地下水流場、承壓地下水流場、地下水熱傳導速率、水熱影響范圍、下水水質地面沉降及地裂縫、水源地保護區10.賈惠艷，孫雨，張軍.基于模糊層次分析法的沈陽市地下水源熱泵適宜性分區[J].南水北調與水利科技.2012.10(4)單井涌水量、含水層結構、含水層厚度、含水層回灌量；含水層埋深及滲透性、補給能力、地下水溫及礦化度、含沙量及渾濁度、水化學成分水源地保護區11.董殿偉，江劍，王立發等.北京市平原區地源熱泵系統適宜性分區評價[J].北京水務.2010含水層出水能力、含水層結構、有效含水層厚度、含水層回灌能力；地下水位埋深、地層滲透系數、補給模數、同期水位對比、水質分區圖、硬度分區圖；12.趙艷娜，馬小全.層次分析法在淺層地熱能適宜性評價中的應用[J].地下水，2012,34單井出水量、含水層巖性、有效含水層厚度；地下水水位埋深、含水層滲透系數、地下水水位降幅、地下水硬度；13.倪龍，董菲，馬最良等.喀什市地下水地源熱泵適宜性分區研究[J].暖通空調，2010,40（7）單井涌水量、含水層結構、含水層有效厚度、含水層回灌能力；含水層埋深、含水層滲透性、補給能力、多年水位對比；地下水水質、地下水礦化度、地下水硬度；14.劉景蘭，杜紅梅,范麗平.天津市區及新四區地下水地源熱泵適宜性分區研究[J].地下水，2012,34地下水富水性、回灌能力、導水系數；地下水水質類型、地下水氯離子含量、地下水位年降幅；地面沉降年沉降量、地面沉降累計沉降量15.馬金濤，鮑新華，曹劍鋒等.長春地區淺層地熱能利用條件分析[J].現代地質，2013，27（2）.含水層厚度、單井涌水量、可開采資源量、地下水水位埋深、回灌系數、滲透系數；地下水溫度及硬度16.金婧，席文娟，陳宇飛等.基于

AHP的淺層地熱能適宜性分區評價[J].水資源與水工程學報，2012,23（3）潛水埋深、含水巖組厚度、含水巖組介質類型；潛水富水性及滲透性、承壓水富水性及滲透性、潛水水質、承壓水水質、水溫；水源地保護區、地質災害、地形地貌表2.1地下水源熱泵適宜性評價的相關文獻

2.2地下水源熱泵系統適宜性指標的確定地下水源熱泵的適宜性評價指標，目前我國暫無規范與標準要求,行業內多數參考標準《淺層地熱能勘察評價規范》DZ/T0225-2009，如下表所示：分區單位涌水量（m3/d.m）

單位回灌量/單位涌水量（％）地下水位年下降量（m）特殊地區

評判標準適宜區>500>80％<0.8三項均符合較適宜區300～50050～80％0.8～1.5除適宜區和不適宜區以外的其它地區不適宜區<300<50％>1.5重要水源地保護區、地面沉降嚴重區任一項符合表2.2地下水源熱泵適宜性分區標準單項指標2.2地下水源熱泵系統適宜性指標的確定地下水源熱泵適宜性指標-專家咨詢問卷水文地質因素地下水因素場地施工因素社會經濟因素氣象因素環境保護因素選出6個比較重要的指標A單位涌水量B地下水回灌量C地下水埋深D含水層有效厚度E地下水溫F地下水礦化度G地下水位年下降量H地下水位埋深I地形地貌J回灌條件K人口密度L人均GDPM年均降雨量N年均氣溫O降落漏斗P地裂縫Q水源地保護區R地面沉降累計沉降量表2.3地下水源熱泵適宜性評價的各個指標2.2地下水源熱泵系統適宜性指標的確定“十一五”期間確立用層次分析法評價全國范圍內地下水源熱泵的適宜性，其中準則層包括水文地質因素、氣象因素、社會經濟因素、場地施工因素、環境保護因素。要素指標層如下：水文地質因素包括富水性、水溫、礦化度；場地施工因素包括地形地貌、回灌條件；社會經濟因素包括人口密度、人均GDP；氣象因素包括年均降雨量、年均氣溫；環境保護因素包括降落漏斗、地裂縫、地面塌陷。

“十一五”期間還提出了地下水源熱泵系統在應用中存在“條件的局限性、地下水水質問題、回灌效果不明顯”等一些問題。“十二五”課題主要是研究夏熱冬冷地區的地下水源熱泵的適宜性評價，在結合各個省市的地質勘查設計院提供的淺層地熱能評估報告，最終本課題確定指標為“單位涌水量、地下水溫、地下水回灌量、水源地保護區、地下水位年下降量、地下水礦化度”

準則層期刊文章水文地質條件熱物性參數施工條件環境條件1.劉建霞，李清平，索立濤等，山東省魯東地區淺層地熱能資源評價[C].2011巖土層的巖性、結構、地下水賦存狀況；巖土層的導熱性能、換熱效率、導熱系數、溫度；場地巖土體的密度、比熱2.于彥，田信民，天津市淺層地熱能開發利用數據庫的建設與研究[C].2011滲透系數、地下水質；地溫梯度、熱導率、比熱容；3.官煜，魏永霞，陳學峰等，淺層地熱能開發利用適宜性分區方法研究[C].2011地層巖性及結構、地下水徑流條件；綜合熱導率、平均比熱容；巖土體堅硬程度、城市覆蓋率地貌形態、地質災害易發程度4.王濤.寧夏沿黃河經濟帶重點城市淺層地熱能利用適宜性評價研究[D].長安大學,2011潛水埋深、第四系厚度、含水巖組介質類型、潛水水質、承壓水水質；綜合熱傳導系數、平均比熱容；水源地保護區、地質災害、地形地貌5.唐凱，張旭，周翔等.不同地質氣候條件對地埋管換熱器的影響及其適宜性評價[J].同濟大學暖通空調及燃氣研究所土壤溫度、地溫度相對穩定性、土壤導熱系數、密度與比熱乘積；鉆孔成本6.劉建霞,原曉軍,索立濤.基于層次分析法的魯東地區淺層地熱能適宜性評價[J].海洋地質前沿.2012，10含水層分布、地下水位、地下水流動條件、地下水水質；地層巖性、地層厚度、地層熱物理性質；地層巖體的熱傳導率、地熱影響范圍7.董殿偉，江劍，王立發等.北京市平原區地源熱泵系統適宜性分區評價[J].北京水務.2010第四系厚度、地下水位埋深、地下水徑流條件、分層水質狀況；綜合熱傳導系數、平均比熱容；鉆進條件、城市覆蓋率8.王楠，曹劍峰，趙繼昌等.長春市區淺層地溫能開發利用方式適宜性分區評價[J].吉林大學學報（地球科學版），2012，42（4）地層結構、巖性、地下水流速；地溫、導熱系數、平均比熱度；2.3土壤源熱泵系統適宜性指標的確定表2.4土壤源熱泵適宜性評價的相關文獻

2.3土壤源熱泵系統適宜性指標的確定土壤源熱泵的適宜性評價指標，目前我國暫無規范與標準要求,行業內多數參考《淺層地熱能勘察評價規范》DZ/T0225-2009，如下表所示：

分區第四系厚度（m）卵石層厚度（m）含水層總厚度（m）

評判標準適宜區>100<5>30三項均符合較適宜區50～1005～1010～30除適宜區和不適宜區以外的其它地區不適宜區<50>10<10任一項符合表2.5土壤源熱泵適宜性分區標準分區指標（地表以下200m范圍內）2.3土壤源熱泵系統適宜性指標的確定土壤源熱泵適宜性指標-專家咨詢問卷水文地質因素熱物性參數

施工條件環境條件選出6個比較重要的指標A巖土層的巖性結構B地下水賦存狀況C第四系厚度D卵石層厚度E含水層總厚度F巖土層的導熱性能G換熱效率H土壤導熱系數I土壤平均溫度J場地巖土體的密度K巖土體的比熱L水源地保護區M地質災害N地形地貌表2.6土壤源熱泵適宜性評價的各個指標2.3土壤源熱泵系統適宜性指標的確定“十一五”期間時，我國土壤源熱泵的適宜性評價是從資源性條件、節能效益、經濟效益和環境效益四方面因素來進行評價的，“十二五”課題是在“十一五”的基礎上做更進一步的研究，主要是夏熱冬冷地區的土壤源熱泵的資源性條件的適宜性研究，確立從水文地質條件、熱物性參數、環境條件三方面來進行評價，確定了第四系厚度、含水層總厚度、卵石層厚度、土壤平均溫度、土壤導熱系數、地形地貌六個指標。

3.地源熱泵系統適宜性評價體系的建立

目前淺層地熱能適宜性分區的方法較多較雜，沒有一種特定成熟的方法理論。有些學者采用直接人工定性分區的方法，對各要素的值做出分區區間，然后對應進行適宜性分區，這種方法完全憑借人為主觀判斷，不夠科學合理。也有一些學者采用編程或者軟件的方法進行分區，這種方法雖然分區效率較高，但不夠靈活變通，分區的結果通常凌亂復雜，實用性較低。對淺層地熱能進行適宜性分區時最好將主觀因素與客觀因素相結合，既有程序和軟件的高效，又有人為經驗的校正，這樣分區的結果才一會既合理又實用，本課題把層次分析法與專家評分表結合起來，最終確定各個評價指標所占的權重，繪制出地源熱泵的適宜性分區表。3.1.1適宜性分區創新3.1地源熱泵系統適宜性分區3.1地源熱泵適宜性分區原則(1)以開發利用淺層地熱能為目的，(2)以水文地質條件、地質條件為基礎(3)環境效益與經濟效益同等重要，類型：(1)地下水源地源熱泵系統：分適宜區、較適宜區、一般適宜區不適宜區四類(2)土壤源地源熱泵系統：分適宜區、較適宜區、一般適宜區及不適宜區四類3.1.2地源熱泵適宜性分區的原則與類型3.2地源熱泵適宜性評價體系的建立

層次性、科學性、可操作性、完整性、可比性3.2.2評價方法3.2.1評價體系建立的原則評價體系建立的主要目的是為全面、合理的評價評價地源熱泵系統的適宜性，為保證各個評價指標之間既相互獨立又相互影響，且又有結構性與層次性，在綜合比較了多種評價方法之后，確定層次分析法是最合適的評價方法。層次分析法(AHP)，可以把復雜系統的決策思維進行層次化，把決策過程中定性與定量的因素有機的結合起來，比較適合那些難于定量分析的問題能將人的主管性依據用量化的形式表達出來，使之條理化與科學化，其依據問題的性質及要達到的目標，把問題分解成若干個不同的組成因素，在按照各組成因素之間的關系，把各個因素按照不同的層次組合到一起，最終形成一個多層次的分析結構體系。3.3地下水源熱泵適宜性指標權重的確定地下水源熱泵（A）環境保護(B1)地下水水質(B3)水源地保護區(C1)地下水位年下降量(C2)單位涌水量(C3)地下水溫(C4)水文地質條件(B2)礦化度(C6)地下水回灌量(C5)3.3.1評價要素指標體系的建立表3.1地下水源熱泵系統綜合評價體系目標層準則層要素指標層3.3.2地下水源熱泵—專家咨詢問卷準則層下列各組要素，對于地下水源熱泵系統適應性的相對重要性如何？①.環境保護相對于水文地質條件？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要②.環境保護相對于地下水水質？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要3.3.2地下水源熱泵—專家咨詢問卷準則層③.水文地質條件相對于地下水水質？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要3.3.2地下水源熱泵—專家咨詢問卷要素指標層的相對重要性

3.3.3地下水源熱泵—評價指標權重的計算在上一節中，已經詳細的介紹了地下水源熱泵系統的評價指標，本節將層次分析法與專家調查法相結合，最終確定指標所占的權重。AB1B2B3WB11140.475B21120.376B31/41/210.149A—B層的兩兩比較矩陣B1C1C2WC1120.667C21/210.333B1—C層的兩兩比較矩陣B2—C層的兩兩比較矩陣B2C3C4C5WC31130.389C41120.341C51/31/210.2703.3.4地下水源熱泵—評價指標的層次總排序地下水源熱泵系統評分體系的層次總排序表目標層A組合權重指標層C準則層B環境保護B1水文地質條件B2地下水水質B30.4570.3760.149水源地保護區C10.667--0.317地下水位年下降量C20.333--0.158單位涌水量C3-0.389-0.146地下水溫C4-0.341-0.128單位回灌量C4-0.270-0.102礦化度C6-10.149

3.3.5地下水源熱泵系統的分區級別與綜合指數分區級別適宜區較適宜區一般適宜區不適宜區綜合指數0.75~10.55~0.750.35~0.550~0.35目前我國缺乏地源熱泵適宜性分區的相關標準或規范，本次評價工作根據計算出的各個不同地市的地下水源熱泵系統的綜合指數及實際地下水水源熱泵工程的案例，同時兼顧水文地質專家、地源熱泵專家的建議和意見，并結合相關文獻中提出的綜合指數值，確定了夏熱冬冷地區地下水源地源熱泵適宜性的分區級別與綜合指數表，如下所示：3.3.6地下水源熱泵適宜性指標數據的標準化因為評價所用數據的類型和量綱各不相同。為了在統一評價體系內對不同數據進行比較和運算，需要在評價之前對數據進行標準化(規格化)處理，將數據轉化為[０，１]之間的無量綱數值。水源地無水源地保護區及地面沉降水源地保護區及地面沉降標準化值0.90.1地下水位年下降量(m)<0.80.8～1.51.5～2.5>2.5標準化值0.90.60.30.1

3.3.6地下水源熱泵適宜性指標數據的標準化單位涌水量（m3/d.m）>500300～500100～300<100標準化值0.9

0.60.30.1地下水溫度（℃）14~1810~14或18~226~10或22~26<6或>26標準化值0.90.60.30.1地下水回灌量（％）>80％50～80％30～50％<30％標準化值0.90.60.30.1礦化度（mg/L）<300300~400>400標準化值0.90.60.33.4土壤源熱泵系統適宜性指標的確定土壤源熱泵（A）水文地質條件（B1）環境條件（B3）卵石層厚度(C2)含水層總厚度(C3)土壤平均溫度(C3)第四系厚度(C1)土壤導熱系數(C5)熱物性參數（B3）地形地貌(C6)3.4.1評價要素指標體系的建立3.4.2土壤源熱泵—專家咨詢問卷準則層下列各組要素，對于地下水源熱泵系統適應性的相對重要性如何？①.水文地質條件相對于土壤熱物性？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要②.地下水水質條件相對于環境條件？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要3.4.2土壤源熱泵—專家咨詢問卷準則層③.土壤熱物性相對于環境條件？（）A極端重要B極端重要和強烈重要之間C強烈重要D強烈重要和明顯重要之間E明顯重要F明顯重要和稍重要之間G稍重要H稍重要和同等重要之間I同等重要J同等重要和稍不重要之間K稍不重要L稍不重要和明顯不重要之間M明顯不重要N明顯不重要和強烈不重要之間O強烈不重要P強烈不重要和極端不重要之間Q極端不重要3.4.2土壤源熱泵—專家咨詢問卷要素指標層的相對重要性3.4.3土壤源熱泵—評價指標權重的計算在上一節中，已經詳細的介紹了土壤源熱泵系統的適宜性評價指標，本節將層次分析法與專家調查法相結合，最終確定指標所占的權重。AB1B2B3WB11150.499B21120.367B31/51/210.134A—B層的兩兩比較矩陣B1—C層的兩兩比較矩陣B2—C層的兩兩比較矩陣B1C1C2C3WC11130.389C21120.341C31/31/210.270B2C1C2WC1120.667C21/210.3333.4.4土壤源熱泵—評價指標的層次總排序土壤源熱泵系統評分體系的層次總排序表目標層A組合權重指標層C準則層B水文地質條件B1土壤熱物性B2環境條件B30.4990.3670.134第四系厚度C10.389--0.194卵石層厚度C20.341--0.170含水層總厚度C30.270--0.135土壤平均溫度C4-0.667-0.245土壤導熱系數C5-0.333-0.122地形地貌C6-10.134

3.4.5土壤源熱泵系統的分區級別與指數分區級別適宜區較適宜區一般適宜區不適宜區綜合指數0.75~10.55~0.750.35~0.550~0.35目前我國缺乏地源熱泵適宜性分區的相關標準或規范，本次評價工作根據計算出的各個不同地市的地下水源熱泵系統的綜合指數及實際地下水水源熱泵工程的案例，同時兼顧水文地質專家、地源熱泵專家的建議和意見，并結合相關文獻中提出的綜合指數值，確定了夏熱冬冷地區地下水源地源熱泵適宜性的分區級別與綜合指數表，如下所示：

3.4.6土壤源熱泵適宜性指標數據的標準化第四系厚度(m)>10050-100 30-50<30標準化值0.90.60.30.1因為評價所用數據的類型和量綱各不相同。為了在統一評價體系內對不同數據進行比較和運算，需要在評價之前對數據進行標準化(規格化)處理，將數據轉化為[０，１]之間的無量綱數值。卵石層厚度(m)<55-10>10標準化值0.90.60.3含水層總厚度（ｍ）>3010-30<10標準化值9633.4.6土壤源熱泵適宜性指標數據的標準化土壤平均溫度（℃）14~1810~14或

18~226~10或

22~26<6或

>26標準化值0.90.60.30.1土壤導熱系數2.502.001.801.701.671.221.210.770.600.50標準化值10.90.80.70.60.50.40.30.20.1地形地貌平原盆地高原臺地丘陵山地標準化值0.90.60.30.1

《民用建筑熱工設計規范》GB50176和《夏熱冬冷地區居住建筑及節能設計標準》JGJ134中定義夏熱冬冷地區的范圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東，包括上海、重慶二直轄市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、貴州二省東半部，江蘇、河南二省南半部，福建省北半部，陜西、甘肅二省南端，廣東、廣西二省區北端，涉及16個省、市、自治區，共114個地市。

將介紹典型地市（河南省駐馬店市、江西省景德鎮市）的淺層地熱能的狀況，以及地下水源熱泵、土壤源熱泵的適宜性。

4.夏熱冬冷地區的案例分析基本地理氣象條件地下水賦存條件地質概況土壤熱物性地下水的補給及排泄條件

4.1.1駐馬店市淺層地熱能的資源概況駐馬店市擁有豐富的地下水資源，特別是驛城區的地下水最為豐富，地下水主要分布在松散砂層及風化礫巖中，厚度約20m以上，透水性好，水量大，根據20眼機井資料，涌水量可達50～80m3/h，局部地區可達100m3/h以上。在評估區范圍內，地溫梯度值較小，測溫深度為560m～1000m，地溫梯度0.3℃/100m～0.82℃/100m，穩態測溫地溫梯度為0.82℃/100m。恒溫層深度為30m，溫度為18.2℃。實驗得出，120米深地下換熱器埋深范圍內的巖土層的原始平均溫度為16.2℃，土壤平均導熱系數：1.7W/m·℃。單U埋管形式：夏季工況平均單孔平均換熱量：87.4W/m井深；冬季工況平均單孔平均換熱量：76.5W/m井深；雙U埋管形式：夏季工況平均單孔平均換熱量：113.6W/m井深；冬季工況單孔平均換熱量：99.45W/m井深。評估區第四系地層發育齊全，分布廣泛。4.1.1駐馬店市淺層地熱的資源概況4.1.1駐馬店市淺層地熱能的資源概況駐馬店市淺層含水巖組富水性分區圖4.1.2駐馬店市地下水源熱泵系統的適宜性評價水源地無水源地保護區及地面沉降水源地保護區及地面沉降標準化值0.90.1地下水位年下降量(m)<0.80.8～1.51.5～2.5>2.5標準化值0.90.60.30.1數據的標準化過程該地區是無水源地保護區及地面沉降，則相對應的標準化值C1為0.9。該地區的地下水位年下降量為1.00～2.00m，則相對應的標準化值C2為0.5。單位涌水量（m3/d.m）>500300～500100～300<100標準化值0.9

0.60.30.1該地區的單位涌水量為500--1000m3/d.m，則相對應的標準化值C3為0.9。

4.1.2駐馬店市地下水源熱泵系統的適宜性評價地下水溫度（℃）14~1810~14或18~226~10或22~26<6或>26標準化值0.90.60.30.1地下水回灌量（％）>80％50～80％30～50％<30％標準化值0.90.60.30.1礦化度（mg/L）<300300~400>400標準化值0.90.60.3該地區的地下水溫是在18～23℃之間，則對應的標準化值C4為0.6

該地區的地下水回灌量是60%～80%，則相對應的標準化值C5為0.6

該地區的礦化度均值為260-470mg/L，則對應的標準化值C6為0.6

根據地下水源熱泵評分體系的層次總排序的結果，得出該地區的綜合評分指數:4.1.2駐馬店市地下水源熱泵系統的適宜性評價結果C1C2C3C4C5C6所占權重

0.310.160.150.130.100.15標準化值0.90.50.90.60.60.6綜合指數

0.280.080.1350.0780.060.090.723∑C該地區的綜合指數為0.72，根據我國夏熱冬冷地區地下水源熱泵的分區級別和綜合指數值劃分標準，可得出，該地區屬于較適宜區，可以建立地下水源熱泵系統。

4.1.3駐馬店市土壤源熱泵系統的適宜性評價第四系厚度(m)>10050-100 30-50<30標準化值0.90.60.30.1卵石層厚度(m)<55-10>10標準化值0.90.60.3數據的標準化過程該地區的第四系厚度為82--211m，則對應的標準化值C1為0.9

含水層總厚度（ｍ）>3010-30<10標準化值963該地區的卵石層厚度為4-8m，則對應的標準化值C2為0.6

該地區的含水層厚度均值為20m，則對應的標準化值C3為0.6

4.1.3駐馬店市土壤源熱泵適宜性指標數據的標準化土壤平均溫度（℃）14~1810~14或18~226~10或22~26<6或>26標準化值0.90.60.30.1土壤導熱系數2.502.001.801.701.671.221.210.770.600.50標準化值10.90.80.70.60.50.40.30.20.1地形地貌平原盆地高原臺地丘陵山地標準化值0.90.60.30.1該地區的土壤溫度為18℃，則對應的標準化值C4為0.9

。該地區基本地貌形態為平原盆地，則對應的標準化值C6為0.9

。該地區的巖土綜合導熱系數1.8w/(m.℃)，則對應的標準化值C5為0.8。

根據土壤源熱泵評分體系的層次總排序的結果，得出該地區的綜合評分指數:4.1.4駐馬店市土壤源熱泵系統的適宜性評價結果C1C2C3C4C5C6所占權重

0.200.170.130.250.120.13標準化值0.90.60.60.90.80.9綜合指數

0.180.100.080.220.100.120.80∑C該地區的綜合指數為0.80，根據我國夏熱冬冷地區地下水源熱泵的分區級別和綜合指數值劃分標準，可得出，該地區屬于適宜區，可以建立土壤源熱泵系統。景德鎮屬丘陵地帶，位于黃山、懷玉山余脈與鄱陽湖平原過渡地帶，屬典型的江南紅壤丘陵區，地勢由東北向西南傾斜，東北和西北部多山，群峰林立，崗巒重迭，最高峰位于與安徽休寧接壤的省界地帶，海拔1618米，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫17℃，年降雨量1739毫米，日照比較充足，四季分明，淺層地熱能資源含量豐富，其溫