工提供埋管工艺和埋管材料热
传导性能等。 砂质粉土
土壤的传热性能取决于土
细砂
壤的热导率、密度、比热容等。 粘土
土壤的含水量对其密度和导热
性有决定性影响，潮湿土壤的
热导率高于干燥土壤。
F
场地浅层地热资源调查
2. 热响应试验
取得换热孔的有 效传热系数、岩 土体平均导热系 数、地层初始温 度等参数，计算 确定换热孔的合 理间距
D 提出可持续开发利用
E 提出可持续开发利用的方案建议
浅层地热能勘查的目的与分区
需要解决的问题： 1、特定水文地质条件和气候特征下，地
下含水层的流动和传热机制； 2、地下含水层储能与水热调蓄的能力。
由于各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性，导 致各地区岩（土）层的导热性和水文地质参数差异巨大，在 一个地区能成功应用的地下换热系统，在另一地区往往并不 适用。
勘查要求：
• 勘察井深度一般宜小于200m，当有多个含水层组 且无水质分析资料时，应进行分层勘查，取得各 层水化学资料；
• 勘察井工作量按下表确定。
地下水换热方式浅层地热能调查
勘察井工作量
工程热负荷q/ kW
q<500
勘察井数量数量/ 个
1~2
500≤q<2000
2~3
q≥2000
≥3
注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。
地热资源与浅层地热能区别
温度 (℃)
深度 (m)
利用性
建筑中 利用
平面 分布
垂向 分布
地热
＞25
n×10２ ～n×10３
发电、 直接利 用
供暖、 供热水
地热田
热储中
浅层 地温
5～ 25
需热泵 供暖、
1～2×10２ 提高品 空调、
位
供热水
广大 地区
盖层中
浅层地热能的基本定义
地源热泵系统：以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由 水源热泵机组、浅层地热能换热系统、建筑物内系统组成的 空调系统。
＜50@
＜0.8 0.8-1.5 ＞1.5
/
三项指标均符合
除适宜区和不适
/
宜区以外其他地
区
重要水源地保 护区、地面沉 任一项指标符合
降严重区
(二)勘察孔取样、测试及现场 热响应试验
勘察孔取样及测试要求
每100km2调查区应不少于3个勘查孔，每个勘察 孔分别进行现场采样及热响应试验。
岩土层单层厚度大于1m的，每层应取代表性的 原状土样（砂、砾石层除外）。
热响应试验
热响应试验存在的问题
对于“恒热流法”和“恒温法”运用中存在争 议，认为后者缺乏理论基础。 测试工作的隶属问题。国内无相对独立的测试 单位，缺少监督机制。（科研、院校、勘察、 施工？） 标准化问题。对测试仪器、测试方法进行标准 化。
(三)抽水及回灌试验
抽水及回灌试验
试验目的：
确定一定区域内地下水循环利用量和抽水井、回 灌井的数量和布局。
b 密度、导热系数、比热容等；
进行现场热试验，取得换热孔有效传热系数、岩土体平均导 c 热系数、地层初始温度等参数，计算确定换热孔的合理间距；
d 进行热能评价，提出合理的开发利用方案。
地埋管换热方式浅层地热能调查
勘查要求：
• 水平地埋管换热系统工程：采用槽探或钎 探进行，探槽深度宜超过预计埋管深度1m；
＜10
综合评判标 准
三项指标均 符合
除适宜区和 不适宜区以 外其他地区
至少两项指 标符合
区域浅层地热资源调查
地下水适宜性分区
分区
单位涌水量 m3/(dm)
单项指标
单位回灌量
地下水位年 下降量m
单位涌水量
特殊地区
综合评判标准
适宜区
＞500
较适宜区 300-500
＞80% 50%-80%
不适宜区
＜300
地下水换热方式浅层地热能调查
地源热泵水质要求
(三)地表水换热方式 浅层地热能调查
地表水换热方式浅层地热能调查
勘查内容：
a) 查明地表水水源性质、利用现状、水温、流量、动态 变化、及其分布；
b) 查明地表水悬浮物、无机物、有机物等的含量 ； c) 开式系统进行过滤系统、换热系统和自清洗系统试 验，闭式系统进行水下换热器热响应试验。
目前，由于一些水源热泵工程承包方不了解各地区地质、 水文地质条件和回灌工艺，导致出现了许多不该出现的问题， 如抽取的地下水回灌不下去，不仅浪费了宝贵的地下水资源， 还造成了不良的生态、环境和经济后果。
浅层地热能勘查的目的与分区
有利于含水层储能的水文地质条件：
➢ 含水层分布平缓、地下水流速缓慢，储水容积大； ➢ 含水层中地下水热交换速度缓慢，温度变化小； ➢ 地下水中不含有害气体和化学成分； ➢ 回灌水源的水质和水温满足储能要求； ➢ 深层含水层以储热为主，浅部含水层以储冷为主； ➢ 含水层具备灌得进、存得住、保温好、抽得出等条件； ……
目录
一、浅层地热能的基本定义 二、浅层地热能勘查内容与分类 三、区域浅层地热能调查 四、场地浅层地热能调查 五、浅层地热能开发利用评价
(一)浅层地热能勘查的目的与分区
浅层地热能勘查的主要任务
A 采用综合勘查方法，查明浅层地热能地质条件
主要 任务
B 确定可开发利用的地区及合理利用量 C 进行浅层地热能开发利用的环境影响预测、 经济成本评估
(二)地下水换热方式 浅层地热能调查
地下水换热方式浅层地热能调查
勘查内容：
查明地层岩性结构、含水层类型及埋藏条件等；
a
勘察井进行抽水回灌试验 ；
b
勘察井中取样分析地下水水质，进行地球物理测井；
c
确定合理的地下水循环利用量和地下水抽、灌井距；
d e 进行热能评价，提出合理的开发利用方案。
地下水换热方式浅层地热能调查
适宜性分区因素：
松散层厚度(m) 恒温带温度 含水层累计厚度(m)
岩土导热性 回灌条件 地下水水质
区域浅层地热资源调查
竖直地埋管适宜性分区
分区
适宜区 较适宜区 不适宜区
第四系厚度 m
＞100
＜30或50100
30-50
单项指标 卵石层总厚
度 m ＜5
5-10
＞10
含水层总厚 度 m
＞30
10-30
热泵技术 臻于成熟 使浅层地 热能得到 开发利用
水平和垂直地 下埋管换热器 需要地质勘查
浅层地热能的基本定义
回灌试验：向井中连续注水，并记录水位、水量的变化来 测定含水层渗透性和水文地质参数的试验。 现场热响应试验：利用地埋管换热系统采用人工冷（热） 源向岩土体中连续加热（冷）并记录传热介质的温度变化 和循环量来测定岩土体热传导性能的试验。 热物性测试：采用人工或天然热源对岩土体样品的热物理 参数进行的测试。
热响应试验
热响应试验
恒热流法
目的
获取岩土体热 物性，包括岩 土体导热系数 、密度及比热 等
恒温法
原理
测得循环水流 经地下埋管前 后的温度、压 差、流量。进 而得到测孔的 换热量
热响应试验
现场热响应试验: 对回路中循环水连续
加热，测量加热功率、 水的流量和进出口温度 及时间，推算钻孔周围 岩土的平均岩土导热系 数。计算地埋管换热器 传热系数。
区域浅层地热资源调查
调查要求：
调查深度宜控制在地表下200m深度内。调查内 容包括 ：
岩土层岩性结构； 含水层分布及埋藏条件； 地下水水文、水温、水质及动态变化； 岩土体的热物理性质及物理性质参数（孔隙率、密度等）； 地温场自然分布特征及热响应规律
区域浅层地热资源调查
浅层地温能开发适宜区的划定
分区：地下水热泵适宜区、较适宜区、不适宜区 地埋管热泵适宜区、较适宜区、不适宜区
浅层地热容量：在浅层岩土体、地下水和地表水中蕴藏 的单位温差热量。
浅层地热换热功率：从浅层岩土体、地下水和地表水中 储藏的单位温差热量。
浅层地热能的基本定义
地下水循环利用量：从含水层中抽取利用后，完全回灌 到原含水层中的地下水量。
恒温带：地面以下温度常年保持不变的地带。在自然状 态下，该层热能受太阳能和大地热流的综合作用，地球 内热形成的增温带与上层变温带影响达到平衡，该层温 度与当地年平均气温大致相当。
回灌影 响范围 及温度
化学组 分变化
抽水及回灌试验
回灌试验的要求： 1 回灌试验宜采用定流量试验方法 2 试验时，回灌井水位的稳定时间应不小于24h 3 回灌水水质应不低于回灌含水层地下水水质 4 回灌结束后，应对井内沉淀物进行处理 5 确定灌采比分析回灌影响半径
抽水及回灌试验
地下水地源热泵工程勘查对抽水井和回灌井的布局、结构、抽水 量和回灌能力做出评价
试验井要求：
抽水回灌试验应在地下水换热适宜区内进行，每 100km2应不少于3处。试验井的位置应具有代表 性，试验井可为条件适宜的水井、已建成或新建 的换热井，不具备上述条件的应专门施工勘察井。
抽水及回灌试验
回灌试验： 同层回灌试验
单井回灌试验 对井回灌试验 群井回灌试验
回灌量
确定回灌井
压力随 时间的 变化
制热COP 3.1-4.7 制冷EER 3.5-6.7
抽水井
回灌井
a. 确定地下水循环 利用量
b. 回灌阻塞问题 c. 腐蚀与水质问题 d. 井-水泵的选用
目录
一、浅层地热能的基本定义 二、浅层地热能勘查内容与分类 三、区域浅层地热能调查 四、场地浅层地热能调查 五、浅层地热能开发利用评价
场地浅层地热资源调查
地埋管换热系统：传热介质（通常为水或者是加入防冻剂的 水）通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地 热能交换系统，又称土壤热能交换系统，又称土壤热交换系 统。