关键词 水源热泵；地下水；用水结构；用水量。
地源热泵空调系统取水是从水井中抽出的水经过充分提取热量或释放热量后再回灌至地下，由于水源的循环多次利用，取用的地下水大部通过回灌井回灌至地下，根据多年均衡的原理，基本不会引起周边地区水位的大幅变动。由于在热泵运行过程中，只是改变了水的温度，而没有改变地下水水质，可以直接用于回灌，考虑到对地下水的保护，回灌含水层组与抽取含水层组位于同一层，地下水源热泵机组的运行不产生任何废水、废渣、废气和烟尘，没有任何污染。
1 建设项目概况。
张家口市秀水怡园商住小区水源热泵项目位于柴、张、宣盆地的中部，是典型的断陷山间河谷盆地。盆地中心是洋河带状平原，两侧山前倾斜平原，周围中低山环绕。区域地貌形态大致分南北两段，高庙以南呈扇形展开，形成清水河冲洪积扇（拟建项目处于南段）。清水河自北向南冲洪积扇中部贯穿主城区。拟建场地地貌为清水河冲洪积扇单元，整个场地总体上呈东北高西南低。
建设项目建筑面积为 49178m2,有效供冷 / 供热面积为 34424.6m2.项目水源热泵取水井为该项目周边的 2 眼井。考虑目标含水层的分布，地下水的补、径、排和边界条件等因素，确定取水水源论证范围南至纬二路，东西以流域两山为界，北至崇礼县，基本为一完整的水文地质单元，取退水影响论证范围亦为该区域。清水河冲洪积扇顶部狭窄，沉积物以粘性土夹卵砾石为主，含水性较差，单位涌水量一般在3.5m3/h·m~5.5m3/h·m,根据当地水源条件，建设项目取水水源拟选用第四系上、中更新统含水层中的浅层地下水，供给地下水源热泵系统供冷 / 供热所需的循环用水，然后回灌到相同含水层。建筑项目附近地下水资源丰富，并便于实施供回水工程，地方政策允许利用地下水，地下水温适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅。
2 建设项目用水结构分析。
地源热泵中央空调系统是以地下水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，其工作原理是：以水为介质通过地下水源热泵机组进行热交换，以实现为建筑物制冷和供暖为目的。其应用条件为：建筑项目附近地下水资源丰富，并便于实施供回水工程，地方政策允许利用地下水，地下水温适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅。具体体现为冬季，热泵机组从地下水中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷，其具体用水结构如地源热泵机组原理图（图 1）所示[1].
夏季，冷凝器一侧：将从深井取出的低温水，或者是与深井低温水换热后的冷水直接通过水泵送入冷凝器，低温水在冷凝器中与高温高压的氟里昂进行热交换，把氟里昂的热量带走，降低氟里昂的温度。得到热量后温度升高的水源从冷凝器出水口回灌至地下完成一次冷却过程 / 循环。
蒸发器一侧：用户端循环水进入蒸发器，蒸发器中氟里昂蒸发吸热，带走水中的热量，使循环水温度降低，冷冻水经过水泵做功送至用户端，达到制冷的效果。
冬季，冷凝器一侧：通过外管路切换，用户端循环水进入冷凝器，在冷凝器中与高温高压的氟里昂进行热交换，把氟里昂的热量带走，降低氟里昂的温度。得到热量后用户端管路水温度升高，热水再经过水泵做功送至用户端，给建筑物供暖。
蒸发器一侧：将从深井取出的低温水，或者是与深井低温水换热后的冷水直接通过水泵送入蒸发器，蒸发器中氟里昂蒸发吸热，带走水中的热量，使井水温度降低，然后从出水口出来回灌至地下完成一次取热过程 / 循环。
3 建设项目取水量分析。
本项目目前打井 7 眼，2 眼抽水井，4 眼回水井，1 眼备用井，根据打井时抽水试验分析，每眼井的出水量为 50m3/h~60m3/h.
3.1 取水量分析。
系统循环需水量主要取决于工程的冷、热负荷和地下水温度，该项目需热量、冷量计算如表 1:
根据建设项目制冷、供暖负荷，夏季制冷、冬季供暖最大循环用水量可按下式计算[2][3]:
夏季制冷时：Q冷=（N冷 N冷入）×0.86/△t冷
冬季制热时：Q暖=（N热-N热入）×0.86/△t热
根据地下水源热泵的工作原理及性能可知，制冷时，N冷≥5N冷入；制热时，N热≥4N热入
式中：Q冷---夏季制冷时循环需水量（m3/h）；Q暖---冬季供暖时循环需水量（m3/h）；N冷---夏季制冷需冷量（kW）；N热---冬季供暖需热量（kW）；N冷入---制冷时机组输入功率 （kW）；N热 入---制热时机组输入功率（kW）；△t冷、△t热---制冷、供热提取地下水温差（℃）。
根据对本次施工的勘测井 1# 水温进行测量，项目区地下水水温为 13℃；根据水源热泵机组设计参数，冬季回灌水出口温度不低于 5℃，夏季回灌水出口温度不高于 28℃。
夏季制冷输入功率为：
N冷入≤1/5N冷=393.42kW
冬季制热输入功率为：
N热入≤1/4N热=409.41kW
由此计算求得：
Q冷=（1376.98 275.40）×0.86÷15=94.74m3/h
Q热=（1146.34-286.59）×0.86÷8=92.42m3/h
根据《采暖通风与空气调节设计规范》规定，供暖 / 制冷日平均工作时间按 14h;按照张家口市制冷、供热时间要求，年供暖时间为151d（11 月 1 日至次年 3 月 31 日）；年制冷时间根据气温变化暂定 30d.
按最大循环需水量计算，制冷、供暖年总需水量：
∑Q年最大=94.74×14×30 92.42×14×151=23.52×104m3.
根据北方地区设备运行期间的平均气温是设计室外温度的 26%,由此可知在正常年份，运行期间总循环用水量是运行期间设计最大循环用水量的 26%左右，所以年平均循环需水量：
∑Q年平均=∑Q年最大×26%=6.11×104m3
考虑到个别年份的极端情况，年循环需水量乘以 1.5 倍的扩大系数，则年循环需水量：
∑Q年=∑Q年平均×1.5=9.17×104m3.
即：夏季 1326.36t/d,冬季 1293.88 t/d,年取水量 9.17 万 m3.
地下水源热泵系统运行后，最大循环用水量为 94.74m3/h,采用 2 抽 4 回，设计单眼水源井抽水量为 47.37m3/h,单眼水源井回灌水量为 23.69m3/h.
3.2 回水方案。
地源热泵系统利用释放或提取地下水的热能供热或制冷，地源热泵机组内部不需要储存水，因此基本不消耗水量，所以地下水开采量与回灌量基本相同。从理论上讲，地下水的回灌能力小于开采能力，抽水时的地下水降落漏斗回灌时转变为以入渗井为中心的反漏斗。水文地质条件完全相同情况下，当回灌水的水头高于静水位 20%时，回灌能力等于抽水能力。但实验表明，回灌注水和抽水的物理条件是有区别的，抽水时含水层中一些细小的颗粒被抽出，经长时间抽水后水井的流量可能有稍微加大的可能。回灌则相反，由于空气进入含水层中形成气泡，阻碍水的运动，以及氧化和生物的作用，长时间回灌可能引起回灌能力的衰减，达不到等量回灌。针对本项目的回灌问题，结合建设项目水源热泵项目运行情况，采用重力回灌方式时，回灌井与抽水井的数量比一般为 1.5:1~2:1,增加回灌井数量；同时为解决回水井随着回灌时间的延长，回灌量会逐渐降低问题，在水井设计时出、回井采取相同工艺，以便出、回水井对换使用（根据回灌情况确定换井周期），使水井处于自洗状态，从而实现自动洗井。在保证系统运行的条件下，实现井水全部回灌。
4 结语。
水源热泵技术是能有效节省能源，减少大气污染和 CO2排放的供热和制冷技术，本文所探讨区域系统在用水上符合当地的行业发展规划和水利产业政策，充分结合了当地水资源的实际情况，合理地利用地下水资源，但应同时加强各用水点的用水和退水、排水水量、水质的监测、控制，按水质、水量要求控制和调度全厂用水，在补给水输水干管入口及厂内各用水点均设置流量计量装置，并做好计量装置的日常维护，确保长期发挥其效能。
参考文献：
[1] 张家口水文水资源勘测局。 张家口市秀水怡园商住小区水源热泵工程建设项目水资源论证报告[R]2014 ,17-20
[2] 类潇。 浅谈地下水水源热泵建设项目水资源论证[J].治淮，2014（3），59
[3] 高玉鼎。 北方山区水源热泵建设项目水资源论证研究[J]. 陕西水利，2012（3），113.