地下水水源热泵

地下水水源热泵（精选12篇）

地下水水源热泵 第1篇

1居住示范区气象特点及建筑概况

1) 气象特点。吐鲁番夏季炎热干燥, 35℃以上气温可持续165 d, 40℃以上气温可达50 d, 素有“火州”之称。该地区夏季空调室外计算干球温度为40.3℃, 湿球温度为24.2℃, 冬季供暖室外计算干球温度为-12.6℃, 供暖天数118 d, 供暖期平均温度-3.4℃。2) 建筑概况。居住示范区划分为A~E五个区块, 总建筑面积66.5万m2, 其中住宅面积占89%, 小型商业、学校、幼儿园等面积仅占11%。住宅均为4层单元式, 公建层数为2层~4层。吐鲁番夏季炎热, 有供冷需求;冬季寒冷, 有供暖需求。建筑供暖平均热指标50 W/m2, 供冷平均冷指标65 W/m2。根据供冷供暖需求, 新区建筑普遍采用以风机盘管为末端的空调供冷供暖方式。

2提高区域供热供冷系统能效的措施

2.1冷热源站规模及作用半径的确定

吐鲁番新区居住示范区采用地下水水源热泵区域供热供冷系统。地下水水源热泵系统不同于其他常规冷热源方式, 含有水源侧和用户侧两个输送系统, 两个输送系统的能耗都不可忽视。

居住示范区地下水静水位埋深在80 m~100 m, 设计动水位降为5 m。如此深的地下水位必将加大水源侧的输送能耗, 从而影响热泵系统的综合能效。为了抵消地下水埋深给系统综合能效带来的影响, 有必要在系统作用半径和热泵机组能效方面采取补救措施。按新区总体规划设计, 居住区的冷热源站是结合区块内公建来设置的, 但实际上在开工建设阶段, 住宅是先期建设完成的, 公建作为后期建设项目。为保证住宅能够按期供热供冷, 冷热源站也必须在公建建设之前建成并投入运行, 这样, 冷热源站需要重新选址。重新选址考虑了冷热源站土建及设备投资、用户侧及水源侧管网输配能耗、运行费用、水力平衡等因素, 以尽量缩小系统作用半径为原则。经与当地规划部门充分沟通、密切合作, 最终确定了四个站点, 每个冷热源站作用半径不大于500 m。

各地块所设冷热源站服务面积为:A5地块站, 14万m2;B7地块站, 18万m2;E1地块站, 16.5万m2;E2地块站, 18万m2。冷热源站在各区块的布置情况见图1。

下面以容量最大、用户侧输送管网最长的B7地块冷热源站为例来看输配能耗情况:

水泵电机和传动部分的效率η=0.87, 循环水泵轴功率应为:N≤0.023 3Qη, 即N≤182 k W。

将冷热源站内部管路系统阻力控制在120 k Pa以内, 最不利用户内部系统阻力控制在50 k Pa以内。将室外管网主干线单位长度综合平均阻力控制在100 Pa/m, 则620 m长室外管网主干线阻力为124 k Pa, 系统总阻力为294 k Pa。若考虑1.15的安全系数, 系统总阻力则为340 k Pa。该冷热源站采用设置三台热泵机组, 三台用户侧循环水泵的配置, 单台泵流量考虑1.15的富余, 则单台水泵流量为495 m3/h, 扬程为34 m。通过产品选型, 确定单台泵参数为:流量500 m3/h, 扬程35.6 m, 轴功率56.8 k W, 泵效率84.1%, 电机功率75 k W。该泵效率高于GB 19762—2007清水离心泵能效限定值及节能评价值泵目标能效限定值81.7%的要求。三台循环泵轴功率之和为170.4 k W<182 k W, 说明用户侧系统输送能效可满足《严寒和寒冷地区居住建筑节能标准》的要求。这一结果也说明将管路单位长度综合平均阻力控制在100 Pa/m是符合循环泵耗电输热比要求的, 同时也是经济的。

居住示范区域内的地下水单井出水量为140 m3/h, 静水位埋深为80 m, 设计动水位85 m, 水源侧输配管网比摩阻取100 Pa/m~200 Pa/m, 经系统水力计算得抽水泵扬程为127 m, 电机功率75 k W。

B区块冷热源站设计工况下需运行三台热泵机组、三台用户侧循环泵、五台水源侧抽水泵。热泵机组制冷总量为:3×2 750 k W, 总功率为:3×406 k W;制热总量为:3×3 000 k W, 总功率为:3×493 k W (热泵机组详细参数见下节介绍) 。输配总功率为:3×75 k W+5×75 k W=600 k W。B区块冷热源站综合能效:制冷工况:COPs=4.53, 制热工况COPs=4.33。由于将各冷热源站作用半径确定在500 m范围内, 各站水源井也在各站作用半径范围之内按间距要求进行布置, 因此水源侧输送管网的输送能耗也是较低的。这就保证了每个地下水水源热泵系统都具有较高的能效。

2.2热泵机组设计工况的确定

新区水文地质勘察报告提供的地下水温度为18℃, 这是较高的地下水温度, 适合于在水源侧采用大温差、小流量设计方式。水源侧大温差是相对于热泵机组额定工况下5℃温差而言的, 水源侧温差大于5℃即为大温差。水源侧大温差取热可以减少地下水用量, 但同时也会降低热泵机组蒸发温度及能效, 因此需要在地下水用量和热泵机组能效两者之间进行权衡。新区热泵系统水源侧采用大温差设计是必然的, 问题是温差多大时才既省水又省电。下面以A区块冷热源站为例, 说明热泵机组设计工况的确定。A区块设置三台热泵机组, 要求单台制热量达到2 400 k W, 并采用能效较高的离心式机组。用户侧供/回水温度:冬季按42℃/36℃, 夏季按10℃/16℃;水源侧供水温度按18℃, 回水温度:夏季按32℃, 冬季分别按5℃和8℃两种工况来选型。冬季水源侧设定两种供回水温差, 分别为13℃和10℃的大温差, 以比较两种工况下, 机组能效和地下水用量的差异。如表1所示是由特灵空调系统 (中国) 有限公司提供的两种工况下的离心式热泵机组性能参数。

从表1中可以看出, 两种工况下夏季地下水用量基本上未发生变化, 这就意味着两种工况需要的抽水井、回灌井的数量是一样的, 水源侧的初投资也是一样的。工况2冬季三台热泵机组满负荷运行时地下水用量比工况1减少126 m3/h。但工况2三台热泵机组满负荷运行时用电量比工况1增加了89.4 k W。

居住示范区域内的地下水单井出水量为140 m3/h, 静水位埋深为80 m, 设计动水位85 m, 经系统水力计算得抽水泵扬程为127 m, 电机功率75 k W。可见, 工况2冬季虽然可以减少一台抽水泵用电, 但冷热源站在满负荷运行时总体用电比工况1增加了 (89.4-75) =14.4 k W。无论用工况1还是工况2, 抽水井数量是一样的, 只是工况2在冬季可以少用一口而已。冬季吐鲁番新区地下水量有充足的保证, 而且地下岩土体渗透性较好, 一抽二灌能确保回灌, 采用工况1多用一口水井也仅为取热, 不存在水资源浪费问题。在此种情况下, 我们选择了对提高系统能效有利的工况1作为本项目热泵机组设计工况的参数, 并作为机组配置要求。

冬季满负荷时, A区块三台热泵机组 (供热量3×2 400 k W, 电机功率3×394.3 k W) 、三台用户循环泵 (电机功率3×55 k W) 、四台抽水泵 (电机功率4×75 k W) 投入运行, 此时热源站的系统综合能效比COPs可达4.37, 应该是较高的水平。我们对两台 (组) 热泵机组串联以实现水源侧大温差、小流量的应用方式也作了机组选型分析, 热泵机组串联工况的性能参数见表2。

A区块需要四台热泵机组, 每两台串联再并联, 四台热泵机组总功率:制热工况为1 288.6 k W, 制冷工况为1 259.6 k W, 与表1中工况1三台机组总功率相比, 制冷工况多出105.7 k W, 制热工况多出281.9 k W。地下水用量与表1中工况1相比, 制冷工况减少72.3 m3/h, 制热工况减少123 m3/h。综合比较, 热泵机组串联方式地下水用量的减少有限, 而机组能效降低较多。加之这种方式采用的机组台数以偶数为佳, 本工程至少用四台, 冷热源站占地面积和设备投资也有所增加。该方案在技术、经济方面均不如表1中的工况1, 因而未采用。

2.3其他节能措施概述

在居住示范区区域供热供冷实施方案设计中采取的其他节能措施如下:1) 各冷热源站热泵机组总容量按冬季热负荷确定, 夏季供冷同时使用系数为70%, 以避免装机容量过大。2) 用户侧管网各分支干管和建筑物热力入口处设置静态水力平衡阀, 保证管网水力平衡。3) 用户侧采取变流量控制措施。4) 设置自动控制监测系统, 各建筑热力入口处设有远传型冷热量计量装置, 住宅户内设有温度面积法冷热量分摊装置, 监控系统可对用户室温及用冷、用热量情况进行监测管理, 并控制热泵机组运行台数和循环水泵台数及转速。

3结语

吐鲁番市新区居住示范区地下水水源热泵区域供热供冷系统的设计采用了多项提高系统能效的措施, 其中以控制系统作用半径和热泵机组选型为重点。系统作用半径控制在500 m以内, 对减少用户侧和水源侧输送管网的输送能效大有裨益。采用能效比较高的离心式热泵机组, 并在水源侧采用大温差设计, 在减少地下水用量的同时又兼顾了机组能效。这两项措施为系统投入运行后减少运行电耗和运行费用奠定了基础。在保证供热供冷效果的前提下, 冷热源站尽量少占用居住区土地面积, 尽量节省土建投资和热泵设备投资, 在注重节能效益的同时也使系统的经济性有所提高。

参考文献

[1]JGJ 26—2010, 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].

[2]GB/T 50801—2013, 可再生能源建筑应用工程评价标准[S].

地下水水源热泵 第2篇

摘要：大武水源地是我国北方罕见的.特大型地下水源,它对淄博市的经济发展和社会稳定起到决定性的作用,然而自水源地投入使用以来,随着用水规模的迅速增加,相应出现了地下水位持续下降、局部地区水质严重污染等一系列问题.在对水源地地下水的开发利用现状和水位动态变化规律进行深入分析后,研讨了地下水中石油类污染的成因和时空分布特征,并选取多级关联水质评价方法和评价指标,对水源地各时空断面上的水质状况进行综合评价,给出水资源可持续开发利用的合理化建议.Abstract：Dawu headwaters ground is the uncommonly oversize headwaters ground in the north and it is very important to economic development and society stabilization of Zibo city. However, since it has been exploited,a series of problems,such as continuous descent of ground water level and serious pollution of water quality in partial district, appeared with the fast increment of water use scale. In this article,the exploitation and utilization status of ground water and dynamic change rule of water level are analyzed deeply,and the cause of foundation and space-time distributing characteristic of petroleum pollution is discussed. The method and indexes of water quality assessment are chosen, and water quality status of the space-time sections in Dawu headwaters ground is synthetically assessed. In the end, the rational suggestions on water resources sustainable utilization are put forward.作 者：邢永强 窦明 张璋 付标 张艺露 XING Yong-qiang DOU Ming ZHANG Zhang FU Biao ZHANG Yi-lou 作者单位：邢永强,张璋,付标,张艺露,XING Yong-qiang,ZHANG Zhang,FU Biao,ZHANG Yi-lou(河南省国土资源科学研究院,郑州,450016)

窦明,DOU Ming(郑州大学,环境与水利学院,郑州,450002)

地下水源热泵的应用及应注意的问题 第3篇

1.基本工作原理

地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水，热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热，提高品位后对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的，另外还可以起到养井的作用。

如果是水质良好的地下水，可以直接进入热泵进行换热，这样的系统我们称为开式环路。实际工程中更多采用闭式环路形式的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵机组的影响，同时防止对地下水造成污染。由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了系统全年的能源利用效率。

地下水源热泵系统还可以产出生活热水，其水路连接方式大致有四种。最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分开和相关联且井水系统串级连接这两种，但是前者冷凝温差太小，后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统容量减小的问题。所以有了在后者基础上增加电动三通阀的方式，这样不仅减小了装机容量、降低了初投资，而且机组的配置也更加合理，提高了系统总能效比。

国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透性的含水层，也适用于低水位和渗透性好的地下含水层；而真空回灌则仅适用于低水位和渗透性好的含水层。

2.工程应用实例

2009年，牡丹江江南某小区采用地源热泵技术对2栋住宅楼进行供暖，供暖形式为低温地辐射采暖。因2009年东北地区出现了少有的严寒天气，室外最低气温达到-35℃左右，室内温度仅有12℃左右，造成住户集体上访事件，严重影响了居民的正常生活和社会秩序。后经开发商召集厂家技术人员分析，主要是地下水量不充足和水温度低，提供热量有限所致。进行调节增加水量后，供暖状况有所好转，但还是达不到供暖要求。这2栋楼于2010年供暖前，进行了管网系统改造后，并入城市集中供热系统，采用集中供热方式供暖。

2010年，牡丹江桥北某小区采用地源热泵技术对4栋住宅楼进行了初次供暖，供暖形式为低温地辐射采暖，室内温度为21℃左右，供热效果还不错。运行过程中发现回灌效果不好，小区附近有一个楼有地下室和一条城市内河，发现回灌水从地下室渗出，造成地下室一片汪洋。而且小河堤坝也有几处向外冒水。

3.存在问题分析

3.1地质问题

地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源熱泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、裂缝、塌陷等地质问题日渐显著。地面沉降除了对地面的建筑设施产生破坏作用外，还会产生海水倒灌、河床升高等其他环境问题。对于地下水源热泵系统，若严格按照政府的要求实行地下水100%回灌到原含水层的话，总体来说地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但现在在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有根本解决，很有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。

3.2水质问题

现在国内地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、回路中产生的负压和沉砂池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化。地下水氧化会产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。另外，目前国内的地下水回路材料基本不作严格的防腐处理，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。这些问题直接表现为管路系统中的管路、换热器和滤水管的生物结垢和无机物沉淀，造成系统效率的降低和井的堵塞。更可怕的是，这些现象也会在含水层中发生，对地下水质和含水层产生不利影响。更深层的问题是地下水经过地下管路时温度、压力的变化是否会影响其热力学平衡状态，地下热环境会对区域生态带来怎样的影响。水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费和污染都是绝对不可允许的。

4.个人分析思考

4.1地下水源热泵系统的优点

①根据热力学第二定律，采用热泵的形式为建筑物供热可大大降低一次能源的消耗，提高一次能源的利用率，因此地下水源热泵系统具有高效节能的优点。

②地下水源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

③地下水温度恒定的特征，使得地下水源热泵系统运行更加稳定可靠，整个系统的维护费用也较锅炉、制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

4.2地下水源热泵系统的缺点

①这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。

②在冬季我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地下水源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不仅因初投资高于其它系统而得不到认可和推广，而且给运行管理带来了很大的问题。运行管理是任何一个系统的重要组成部分，对于地下水源热泵这种特殊设计更是关键因素。

③环境方面的问题一旦出现，基本上是无可挽回的或挽回的成本将非常巨大。从某种程度上讲，造成的危害不亚于大气污染。

4.3对于地下水源热泵应采取的态度

①地下水资源在某种程度上是国家的一种战略物资，而且一些水文地质界的专家对当前地下水源热泵的发展也持保留意见，因此，对于在我国大面积推广这种系统应采取慎重的态度。

②在决定采用地下水源热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，出具地质报告，详细了解地质结构，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。并分季节进行抽水回灌试验，积累资料，各方面条件都满足，才能决定采用，否则会付出惨痛的代价。

③设计、施工和运行等各个环节都要有谨慎小心的态度，确保系统不会因负荷不当、水泵功耗过高、管理不善而降低效率。

④针对不同地区的地质条件和气候条件，采取不同的态度。对适宜地区，国家应鼓励大力发展新能源项目；对不适宜地区，应严格禁止，以免劳民伤财，污染环境。

地下水水源热泵 第4篇

地下水源热泵系统是一种新型节能环保的空调系统。它是利用地下水冬暖夏凉的特点,抽取地下水到地面以上并与建筑物内的空气进行热交换,然后回灌到含水层,形成循环,因此又被称为开放式空调循环系统。

热泵这个形象化名词在20世纪20年代初就已经出现,从第一台热泵诞生起一直延续了80年,一直以来成为科学家和工程师们竞相研究的课题之一。到了20世纪末,随着减少温室效应、保护环境成为人们关注的焦点以来,地下水源热泵又以其特有的节能和环保优势,重新被确立了发展地位。其中美、日、西欧等国是发展和应用地下水源热泵的最主要国家,他们几乎占领了全部地下水源热泵市场。据统计,在家用供热装置中,地下水源热泵所占的比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%;在美国,2001年就已安装了40万台;而在拿加大则以每年20%的递增销量处于各种热泵系统的首位。

在我国,自80年代以来,采用地下水源热泵空调系统的建筑逐年增多。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,采暖、空调、生活热水等能源需求成为一般民用建筑物能源消费的主要部分[1]。近年来,由于政府的节能新政陆续出台,建设“资源节约型、环境友好型社会"是全社会的奋斗目标。国家已经明确节能目标责任制和节能考核目标体系及建筑能耗在社会总能耗中占有很大比例,降低建筑能耗成为城市节能工作的重点。使地下水源热泵空调技术在我国得到广泛的应用。同时,中国大多数地区的地质条件也适合发展地下水源热泵。预计未来几年也将进入其快速发展时期。中国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿m2,其中80%以上为高耗能建筑;已有建筑面积近400亿m2,95%以上是高耗能建筑。如以每年2亿m2建筑面积使用地下水源热泵计算,其市场份额可达600亿元左右。因此,地下水源热泵空调系统在我国的推广应用具有极其广阔的前景[2]。

2 应用地下水源热泵需考虑的问题

虽然地下水源热泵技术在我国已趋于成熟,但仍然存在一些地下水环境问题有待解决。如:地下水的抽灌比问题、地源热泵的热污染问题等。

(1)应用地下水源热泵空调系统首先要充分考虑当地的水文地质条件,以及其它可利用的可再生能源,做到具体问题具体分析。对采用水源热泵的项目区域,必须充分了解该项目区的水文地质条件,包括水源的水温、水量、水质等。若采用地下水作为水源时,一般遵循的原则为:水量充足、水温适当、水质良好、供水稳定等。尤其要特别注意水质情况,包括含砂量、混浊度及水的化学性质。否则,含砂量与混浊度高,会造成机组和管阀磨损,回灌时会造成含水层堵塞。因此,地下水源含砂量应小于20万分之一,回灌水的混浊度应小于20 mg/L。

(2)回灌井群的布设及回灌方式的选择是地下水源热泵空调系统建设需重点考虑的问题。对于井回灌式的水源热泵,井的布局至关重要。因为井群的建造具有不可变动性,其正常运行对于水源热泵系统的作用又非常重要,因此井群的布局设计应当慎之又慎。

此外,为达到等量同层回灌,回灌方式的选择也很重要。在常用的地下水回灌方式中,是采用真空回灌、重力(自流)回灌、还是压力回灌,也要针对不同区域的水文地质条件具体考虑进行选择。

(3)多能源、多用途的综合利用。只要热源温度适宜,地下水、各种地表水、污水、海水、工业余热水等各种低温热源都可以考虑采用热泵技术。热泵技术的另一个特点是一机三用:供热、制冷、制造生活热水。因此技术人员在设计地下水源热泵系统时应根据这些特点,尽量做到多种能源、多种用途的综合利用,以最大限度地发挥热泵系统的优势。

(4)采用地下水源热泵空调系统,必须考虑国家的政策法规以及我国目前的地下水源情况。根据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国城市规划法》、《城市节约用水管理规定》、《取水许可制度实施办法》和《城市地下水开发利用保护管理规定》,我国对城市使用地下水有着非常严格的规定。地下水源热泵系统建设必须要遵循这些法规。

3 地下水源热泵与地下水环境的相关关系分析

由于地下水源热泵空调系统是运用地下水自有的低品位热能,通过外部高品位的电能加热或降温,通过地下水在建筑物内的管道中循环放热或吸热,从而达到取暖或制冷的目的。经过地下水的抽取或回灌,及水在管道系统内的循环,长此以往,必然会对地下水环境产生影响,比如:水温、水质、水量的改变等。

3.1 地下水源热泵空调系统与地下水温度场的相关关系

地下水源热泵中央空调系统在整体循环运转过程中基本不产生水量消耗,因此,经过循环后的地下水会全部注回原含水层中去,对区域地下水资源量不会产生影响。但由于冬季抽取地下水会提取其热量,这样会导致回注后的地下水较原抽取出的地下水水温下降。夏季主要用于制冷,这样需要用地下水的温度去降低空气中的温度,因此,经过能量置换后的地下水一般会比原来取出的地下水水温上升。故地下水源热泵空调系统抽取地下水是否会因为这种局部小范围的地下水温度变化而对整个区域地下含水层造成温度的上升或下降,这也是需要认真思考的问题。因为文献中关于地下水源热泵空调系统中不同的回灌量及回灌温度对地下水温度场的影响差异对比研究尚很缺乏,而灌入量的大小和回灌温度的高低直接决定了回灌井周围地下温度场的分布,以至于决定是否形成抽灌井之间的热贯通。

根据张远东等(2003)研究结果表明:随着含水层厚度、井对距离和抽、灌井过滤器长度的增加,抽水井的温度变幅呈减小趋势;若含水层中存在弱透水夹层,在弱透水层下部和上部分别进行抽水和回灌,抽水井温度变幅显著减小;增加地下水抽灌量会导致抽水井的温度变幅增大;随着地下水天然流速的增加,抽水井的温度变幅呈减小趋势。在相同的地下水天然流速下,若地下水的流向沿抽水井指向回灌井,抽水井温度变幅比地下水流向垂直于井对连线方向时要小。

吉林大学建设工程学院2007年对沈阳某施工场地进行了回灌试验,探讨了不同回灌量、回灌温度等参数影响下含水层温度场的发展规律。在相关论文中提到:假设含水层提高0.5℃的区域,即为回灌所影响的区域,当回灌量为400t时,在380h后达到稳定状态,影响半径为15.2m;当回灌量为800t时,在500h后温度场趋于稳定状态,影响半径为17.1m左右。另外,由中国地质大学(北京)开发的地下水源热泵模拟软件Flowheat系统,也可以用来模拟不同抽灌井比例,不同的抽灌井对距离的情况下,地下水温度场的变化规律,这对于研究地源热泵空调系统对地下水温度场的变化规律有很大帮助[3]。

3.2 地下水源热泵空调系统与地下水水量的相关关系

据作者了解,目前我国应用地下水源热泵系统时,有些工程的地下水回灌有困难,回灌井很容易堵塞。因此,回灌一段时间以后必须对回灌井进行回扬,排出一定水量,然后才能继续回灌。回扬所排出的水量完全废弃掉,据不完全统计,每个项目由于回扬而废弃的地下水量估计占总需水量的5%,从而造成地下水资源的浪费。

例如,根据笔者对沈阳铁西区星摩尔沈阳购物广场内地下水源热泵空调系统的调查结果显示:如果工程每天按照10h的供暖、制冷时间计算,每年供暖期152d,夏季制冷时间按照90d计算。星摩尔购物广场每年最大需水量为2831400m3,而每年回扬放流损失的地下水是141570m3,占所抽取水的5%。如果根据沈阳市每人每天200dm3的饮用水量计算,仅星摩尔沈阳购物广场地源热泵项目每年回扬水损失量能满足707人的一天饮用水量。对如此庞大的水量损失,必须引起注意。

3.3 地下水源热泵空调系统与地下水水质的相关关系

目前, 国家还没有关于地下水源热泵空调系统回灌水水质的具体标准,但回灌水水质至少等同于原抽取的地下水水质,以保证地下水回灌后不会引起区域性地下水质的污染。

为了解地下水源热泵空调系统对地下水质的影响,2008年夏季,笔者对位于沈阳经济开发区的居民住宅楼九州湾汇景小区的抽水井和回灌井的回扬水进行了水质分析。分析结果表明:原地下水质完全符合国家饮用水标准,回灌井回扬水比抽水井水温升高了2.9℃,钙离子和硫酸根离子的含量分别增加了25%和8%,总铁含量增加了1.3倍,硫酸根离子和铁分别超标0.26倍和0.30倍(见表1)。

注:表中除pH值外单位为mg/L

通过调查:沈阳商业城大楼地下水源热泵空调系统取水井在凿井施工中,人工填砾所用的机械粉碎石为石灰岩,这些石灰岩含有石膏夹层,所填砾石中含有一定量的石膏,再加上回扬水温度较高,石膏的溶解度随温度升高而增大,使砾料中的石膏溶解,导致回扬水中钙离子、硫酸根离子含量增加。同时,在地下水抽灌的整个过程中,地下水都是在铁质管道中进行,新管道中含有的大量铁锈被带入地下,一时难以排出,使回扬水中铁的含量大幅度增加。但随着回扬时间的延长,铁的含量将有所降低。为做到地下水质的不变,保护地下水环境,因此,采用地下水源热泵空调系统应遵守以下原则:①地下水应在封闭系统中输送;②热泵空调系统中与地下水接触的部件应采用耐腐蚀材料制造;③取水管路和回灌水管路应装有水表和采集水样用的旋塞阀;④定期对地下水进行化验,并将化验结果报送有关部门备案;⑤发现地下水质异常,特别是水中出现化学物质含量升高或其他无关物质时,应及时采取措施[3]。

3.4 地下水源热泵空调系统引起的地面沉降问题

目前国内外关于地下水源热泵与地面沉降关系的研究不多,公开发表的文献几乎没有。

一般而言,独立的地下水源热泵不会诱发显著的地面沉降。但当含水层的顶部或底部存在厚度较大的高压缩性粘性土时,地面沉降的风险较大。特别当回灌率不足时,可能造成长期而难以察觉的地面沉降趋势,值得关注。地下水源热泵密集分布地区形成的联合漏斗也会增加地面沉降的风险。而且据国土资源部调查结果表明:我国大部分地区地下水位呈下降趋势,并且形成以华北平原为典型的总面积超过4万km2的降落漏斗。面对如此严峻的地下水环境形势,地下水源热泵空调系统要在我国得到广泛的使用必须慎重,使其得到健康发展。

如果条件允许,笔者欲将沈阳地区的地下水环境分区图与地下水源热泵应用区域的分布图叠加,以研究地下水源热泵空调系统与地下水环境的相关关系,以指导地源热泵工程施工单位注意保护地下水环境。

4 沈阳地区地下水源热泵空调系统应用中存在的地下水环境问题

沈阳地区使用地下水源热泵供暖、制冷在全国居领先地位,也有若干成功的工程案例,比如:沈阳商业城大厦、沈阳玫瑰大酒店、沈阳陶瓷城大楼、沈阳富丽华大酒店等,均采用地下水源热泵空调系统并能成功运行。这既为沈阳推广采用地下水源热泵系统提供依据,同时也发现问题,防患于未然。目前主要有下列问题值得关注:

(1)缺乏必要的对地下水环境的监测工作。对区内建设的大部分地下水源热泵工程都没有建立有地下水(岩土)的监测系统(井),对于地下水源热泵工程在运行过程中对本地区地下水环境的影响一无所知。

(2)在满足机组所需水量的前提下,地下水的抽取与回灌主要采取异井抽灌。至于抽灌比(抽水井数与回灌井数的比例)的问题如何确定?确定抽灌井数的最佳比例,既能保障取得最大经济效益,又能占地最少,也是目前使用地源热泵空调系统值得关注的问题之一。

(3)地下水源热泵空调系统的热贯通问题。如何设计井间距、确定合适的井位、布设抽、灌井才能避免热贯通,导致热污染,是目前沈阳地区地下水源热泵空调系统在应用过程中需要解决的问题。

(4)在地下水源热泵空调系统的使用过程中,对如何确定抽水井与回灌井之间的水量运移、热量转换等问题应加以解决。

(5)地下水源热泵空调系统的智能化管理问题。目前计算地下水源热泵的抽灌井间距,抽、灌井数目,井对距离等相关地质参数都还是套用公式进行计算,如何将有关的水文地质参数输入计算机,运行相关程序进行自动计算,还有待解决[4,5,6]。

5 结 语

虽然地下水源热泵是一种节能环保型的空调系统,但如果设计不当,也会导致水资源的耗损和地下水的污染及地质环境的破坏。因此,为了保护地下水环境,将地下水源热泵空调系统对地质环境的不良影响降低到最小程度,本文给出以下建议:

(1)避免地下水资源的过量消耗。我国地下水资源形势严峻,必须实施严格的水资源保护。因此,充分回灌是地下水源热泵应用成败的关键。如果地下水源热泵进行低回灌率运行,造成水资源的浪费,必然引发后续的不良地质环境问题,将影响该技术的推广应用。

目前沈阳市解决地下水高效率回灌的方法仍然是多井回灌、定时洗井、回扬。这种方法的缺点是浪费土地空间,且回灌井水的回扬也有一部分地下水被浪费,其弊端显而易见。因此,下一步需要地质工程师考虑的是如何实现地下水的高效率的同井回灌,无需回扬,也不至于发生井管堵塞的问题。

(2)防止地下水的化学污染和热污染。注入水的水质应尽量保持与原地下水一致。水化学条件不佳的含水层不宜作为地下水源热泵的目的层,如可溶气体含量高、具有咸淡水或氧化还原带界面、含铁量过高、具有污染羽等等。如果水中含有对温度敏感的化学物质,可能形成热污染。回灌井引起地下水过冷或过热(如热突破)也是热污染,特别在含水层厚度小、埋藏浅、抽灌井相隔很近时,热污染的风险较大。

(3)避免干扰临近地区同类地下水源热泵空调系统的运行。新建的地下水源热泵很可能影响到临近已有的同类型地源热泵,导致地下水成为不稳定的热源,这种现象在荷兰已经比较明显。地下水源热泵的抽灌井一般处于建筑物的边缘,因此容易发生近交叉干扰现象。对建筑物密集的城市地区,如果地下水源热泵或其它形式的地源热泵分布较多,设计时必须考虑它们之间的相互影响。

(4)防止地面沉降。通常,独立的地下水源热泵不会诱发显著的地面沉降。但当含水层的顶部或底部存在厚度较大的高压缩性粘性土时,地面沉降的风险较大。特别当回灌率不足时,可能造成长期而难以察觉的地面沉降趋势,值得关注。地下水源热泵密集分布地区形成的联合漏斗也会增加地面沉降的风险。

因此可以看出,地下水源热泵技术虽然是一种节能环保的制冷取暖方式,政府积极鼓励地源热泵的应用。但是必须认识到地源热泵的大面积应用与地下水环境之间的密切关系。为了保护地下水环境,造福于子孙后代,必须严格控制开采地下水,保护地下水的水温、水质、水量等。在应用地源热泵技术之前,必须经过专家论证,由主管部门审批,严格把关,方可实施。

参考文献

[1]李树云,刘远辉,唐维.国外某地源热泵空调系统分析[J].工程建设与设计.8~9.

[2]江辉民,王洋,赵丽莹.国内外热泵的发展与新技术[J].121~123.

[3]高波,宿辉,沈丽峰.地源热泵空调系统对地下水资源的影响及保护措施[J].山西水利,2002(增刊):60~61.

[4]沈阳市人民政府令第71号沈阳市地源热泵系统建设应用管理办法.

[5]中华人民共和国水利行业指导性技术文件.建设项目水资源论证导则(试行).SL/Z 322-2005.

[6]中华人民共和国国务院令第460号.取水许可和水资源费征收管理条例.

地下水水源热泵 第5篇

在对青岛市18处地下饮用水源地调查资料研究的基础上,分析了地下水源地的水质状况.结果显示,有9处水源地水质达到地下水Ⅲ类标准,9处水源地水质超出地下水Ⅲ类标准,表明了青岛市地下饮用水源地的污染已经相当严重.调查水源地普遍存在硝酸盐、总硬度、溶解性总固体的.污染,部分水源地存在氟化物超标区和海水入侵区.结合调查数据和水源地的情况,查明了水源地污染的原因主要是农业、工业及农村非点源污染所致.

作 者：董少杰 孟春霞 王成见 DONG Shao-jie MENG Chun-xia WANG Cheng-jian 作者单位：董少杰,DONG Shao-jie(中国海洋大学,青岛,266003;青岛水文水资源勘测局,青岛,266071)

孟春霞,王成见,MENG Chun-xia,WANG Cheng-jian(青岛水文水资源勘测局,青岛,266071)

地下水水源热泵 第6篇

【关键词】地下水源热泵；智能控制；具体应用；节能控制

在城市的建设中，供热系统的应用一直是讨论的热点话题，因为这不仅仅关乎民生，还关系着自然能源的合理化利用。在过去几十年的经济快速发展中，我国的煤等不可再生能源物质已经供应紧缺，为了实现经济和能源的可持续建设，必须要进行新能源的开发与利用。地源热泵的应用实现了地熱能的综合使用，其中地下水源热泵系统的开放式系统应用比较广泛，通过对低位能向高位能的转变，提供了建筑物所必须的热量的供应。

一、地下水源热泵的应用原理

地下水源热泵系统的应用原理是将地下水中所含有的地热能进行能量的转换，地下水中的能量属于低位能，需要通过电能的施加将低位能转换成高位能，所以在地下水源热泵系统中会有压缩机、蒸发器和冷凝器的使用，而压缩机的使用就是能量转换的关键。当提供的电压出现谐波作用时，机组就会检测并识别，停止机械的运行，当电压稳定会智能化系统会自动恢复运行状态，延长了机械设备的使用寿命，节约了资源利用中的工程开支。另外，在缺水或过冷的水温环境中，此种保护措施也会有响应。

二、地下水源热泵系统节能控制分析

1、以保护控制为基础加强节能控制。地下水源热泵在实际的工作环境中，会由于环境的复杂变化引起机器的异常反应，这就需要通过智能化的节能控制实施，保护机械不受突发事故的破坏，节约企业在设备上的投资使用。这种保护措施主要是通过报警系统和检测系统的建立，进行报警通知或终止机械运行。

2、能量的智能化节能控制。在地下水源热泵的应用中，是通过循环水的使用实现热源的能量控制的。当抽水系统持续抽水时，地下水位就会下降，在供水循环系统中就会形成较大的压力差，提供井水循环的水泵就要相应的增大功率。智能化节能应用主要是针对水位的下降进行功率的设定，减少过多电能的浪费，同时避免了因回灌压力过高造成的机械开关频繁，保护了机组的使用寿命，减少了不必要电能的浪费使用。

三、智能控制技术的具体应用

随着计算机技术水平的提高，人们能够在实际的工作中进行智能化的控制，这种智能化主要是你通过对机械进行数学、语言和知识的编程等，实现机械的检测、识别和控制技能，即使是在无人的环境中，也能通过自我识别完成准确化控制。现阶段，应用最广泛的智能控制系统有模糊控制、专家控制和神经网络控制等。其中这些控制系统也是实现地下水泵热源系统控制的主要内容。

1、模糊控制。模糊控制是基于模糊集合论模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用的控制方法。模糊控制系统是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为理论基础采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构和数字控制系统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器。在地下水源热泵的应用中，应用模糊控制可以实现高控制精度，能够及时的发现测量数据与期望数据的偏差，便于技术人员对具体参数的输入调节，这种调节机制应该是闭环结构形式，将在传感器中收到的观测值反馈到系统的输入端，并与理想的输入量相比较，从而构成闭环结构的反馈调节通道。

2、神经网络预测控制。预测控制是工业过程控制领域发展起来的一种计算机控制算法，它包括模型预测、反馈校正、参考输入轨迹和滚动优化4个部分这种算法的基本思想是先预测后控制，其控制动作具有较强的预见性从而明显优于经典反馈控制系统。人工神经网络作为一种非线性建模和预测方法具有良好的非线性品质、极高的拟合精度‘灵活而有效的学习方式、完全分布式的存储结构和模型结构的层次性，已被广泛应用于预测并取得了良好的效果。对于地下水源热泵空调这种大惯性、大滞后系统的控制，采用常规的控制策略将难以取得理想的效果而神经网络具有非线性逼近能力等优点在建模方面具有较强的优势，因此采用神经网络可以实现预测控制。

3、专家控制系统。专家控制系统是具有模拟或延伸扩展专家智能的功能采用人工智能专家系统技术与控制理论相结合而设计的系统。其实质是。基于控制对象的控制规律以智能的方式利用求得控制系统尽可能地优化和实用化它反映出智能控制的许多重要特征和功能。在中央空调控制系统的应用中，专家系统主要用于系统建模它的关键点在于系统集成一以及“技术集成“从系统的观点出发综合考虑各个方面的因素应用优化的控制算法和智能控制技术构造智能专家控制系统最大限度地挖掘其节能潜力。

四、地下水源热泵智能控制技术发展趋势

地下水源热泵系统的应用已经在工程中有所体现，实现了地热能的有效利用。地热能主要是地表和湖水中吸收的太阳能，其吸收的数量几乎达到40%，若能够通过技术的革新进行高效的利用，这种绿色能源将会促进社会的又一次变革。在现阶段的地下水源热泵智能系统的应用中，虽然能够通过压缩机和水泵的智能化控制，但是其控制体系还不够完善，针对同一台空调机组通过专家控制系统、模糊控制系统和神经网络控制系统的应用，能够实现智能化的应用，但是在多台空调机组的配合使用中却存在不协调的特点，每台空调机组之间缺少设备的沟通，不能够在统一控制体系中同步进行。因此，在未来的地下水源热泵的智能化和节能化的控制中。应不断加强多台机组联合使用的研究，将控制范围从单台机械向网络化发展，利用集成与智能的技术实践，提高地下水源热泵系统的综合调节，真正实现智能化的应用，同时也减少了单台机组的智能设备的繁复应用，降低了工程施工成本。

结语

随着信息技术的提高，以及计算机技术的广泛应用，智能化控制已经成为了未来经济建设的发展方向，在城市供热系统的应用中，通过地下水源热泵系统的建立，实现了可再生资源的利用，但是在实际的应用中，需要借助高新技术的支持，将节能性和智能性充分的结合起来，提供高效率的地热能的使用，保证社会建设和能源使用的平衡发展，同时也将节能的概念渗透到社会生活中，促进社会的科学建设。

参考文献

[1]彭亚美，地下水源热泵系统的模拟分析与运行优化研究[J].合肥工业大学，2013（04）.

地下水源热泵的设计及应用 第7篇

为解决以上问题, 国家大力提倡开发利用可再生、可持续发展的能源, 并于2006年1月1日正式颁布实施《中华人民共和国可再生能源法》。而地下水源热泵技术因其良好的节能和环保特征被广泛关注并迅速在国内众多工程中得以应用, 现就此项技术的特点及在设计中需要注意的一些问题进行一下初步的探讨。

一、基本工作原理及特点

地球表面水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器, 收集了47%的太阳能量, 比人类每年利用能量的500倍还多, 它是一种近乎无限的可再生能源;同时, 地球表面或浅层水源温度有较恒定的特性, 一年四季相对稳定, 一般为10℃～25℃, 冬季比环境空气温度高, 夏季比环境空气温度低, 是很好的热泵热源和空调冷源。地下水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中, 由于水源温度低, 所以可以高效地带走热量, 而冬季, 则从水源中提取能量, 由热泵原理通过空气或水作为制冷剂提升温度后送到建筑物中。地下水源热泵机组通过消耗少量高品位能量, 通过打井的办法将地下水中不可直接利用的低品位热量提取出来, 变成可以直接利用的高品位能源。与传统的供热空调系统相比, 地下水源热泵系统具有如下特点:

1. 属于可再生能源利用技术。

可再生能源是指在自然界中可以不断再生, 可以永续利用, 取之不尽、用之不竭的资源。可再生能源对环境无害或危害极小, 而且资源分布广泛, 适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。其中地热能是储存在地下岩石和流体中心的热能。地热能可以用来发电, 也可以为建筑物供热和制冷, 是一种很有前景的能源。根据全球地热潜力测算资料, 潜在资源总量为每年493亿吨标准煤。

2. 高效节能。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12～22℃, 水体温度比环境温度高, 所以热泵循环的蒸发温度提高, 能效比也提高;而夏季可利用的水体温度为18～30℃, 比环境空气温度低, 因此制冷冷凝温度低, 冷却效果好于冷却塔和风冷技术, 能效比也较高。经统计, 通常情况下水源热泵的制冷COP值可达到5.0～6.0, 制热COP值可达3.5～4.4, 而传统的空气源热泵的制冷、制热COP值约为2.2～3.0, 能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上, 相应制冷和供暖运行费用也仅为传统中央空调的50%～60%。

3. 环境效益显著。

水源热泵机组以电力为能源, 电是一种清洁能源, 但发电实际上也是利用一次能源, 并排出二氧化碳等温室气体, 由于水源热泵系统良好的节电特性, 它同样也减少了一次能源的消耗及有害物排放。设计良好的水源热泵系统的电力消耗比空气源热泵减少30%以上, 与电供暖相比减少70%以上。表1为地下水源热泵的能源利用系数E与其他几种供热方式的比较 (能源利用系数E的定义为供热量与消耗的初级能源之比) 。

4. 节省初投资及运行费用。

地下水源热泵系统与其他几种空调供暖方式的初投资及运行费用比较见表2。

5. 一机多用。

地源热泵系统可供暖、空调, 还可供生活热水, 一机多用, 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑, 更适合于别墅住宅的采暖、空调。

二、设计及应用中应注意的问题

任何一种能源都有它的适用范围, 地下水源热泵系统也不例外, 在应用中必须根据中国的国情, 结合工程所在地的具体情况分析, 进行周密的调查研究。

1. 地下水源。

地下水源热泵应用的首要条件是具备丰富可利用的地下水源, 地下水的出水量满足设计计算要求;地下水的水温应适度, 地下水的温度越高, 水源热泵冬季运行的制热性能系数越高, 节能性也越好, 通常情况下要求冬季工况时, 井水温度应在12℃～22℃, 不宜低于10℃, 夏季工况时要求水温18℃～30℃, 若温度过低, 应采取混合措施;水质适宜, 通常可直接饮用的地下水可直接利用, 否则均应在地下水进入热泵机组前采取除砂等措施, 以防止设备及管道的腐蚀及磨损;适合于地下水源热泵的地下水质大致为:含沙量应小于1/200 000、浊度应小于20mg/L、钙镁离子总矿度应小于200mg/L。如果系统中采用板式换热器, 水源中固体颗粒的粒径应小于0.5mm。地下含水层应蓄水量大, 出水量稳定, 通常要求地下蓄水层厚度不小于5m, 同时地下的含水层结构有利于回灌, 表3列出了国内针对不同的地下含水层情况下不同的灌抽比、井的布置和出水量情况。

2. 地下水回灌。

虽然从理论上讲, 地下水的回灌能达到100%, 但是实际上由于国内回灌技术还不够成熟, 特别是在含水层砂粒较细的情况下, 水井很容易被堵塞, 地下水的回灌速度大大小于抽水速度, 形成这种问题的原因主要有:注入水中的悬浮物含量过高会堵塞多孔介质的孔隙、水中微生物的生长形成一层生物膜堵塞介质孔隙、水中的钙镁离在井中的受热面上析出沉积形成水垢、水中粘粒的膨胀和扩散、含水层细颗粒重组等因素均能够使井的回灌能力不断减小直到无法回灌, 严重影响系统的使用寿命。解决的办法主要是采取回扬、洗井和酸化处理的办法, 但是回扬会浪费一定量的地下水。

3. 水资源保护。

目前, 国家为了保护有限的水资源, 制定了《中华人民共和国水法》, 各个城市也纷纷制定了自己的《城市用水管理条例》。为了维持地下水的水质、水位, 防止在很多地区已经出现的地面下沉现象, 地下水源热泵系统在设计及应用中必须进行周密的调查及精良的设计, 确保地下水的完全回灌。同时, 政府也应加强监管力度, 杜绝水源热泵在使用中以回扬的理由大量浪费地下水。同时由于地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统, 在回灌和回扬的过程中水回路中产生的负压和沉砂池, 都会使外界的空气与地下水接触, 导致地下水氧化, 从而会对地下水的水质产生影响。

4. 地面沉降。

由于很多工程在实际应用中并没有做到地下水的100%回灌, 加上系统回扬浪费掉的地下水, 会加快地面沉降的速度。

三、结束语

地下水源热泵工作原理及特点分析 第8篇

所谓热泵, 就是一种利用人工技术将低温热能转换为高温热能而达到供热效果的机械装置。热泵由低温热源 (如周围环境的自然空气、地下水、河水、海水、污水等) 吸热能, 然后转换为较高温热源释放至所需的空间 (或其它区域) 内。这种装置即可用作供热采暖设备, 又可用作制冷降温设备, 从而达到一机两用的目的。

热泵机组的能量转换, 是利用其压缩机的作用, 通过消耗一定的辅助能量 (如电能) , 在压缩机和换热系统内循环的制冷剂的共同作用下, 由环境热源 (如水、空气) 中吸取较低温热能, 然后转换为较高温热能释放至循环介质 (如水、空气) 中成为高温热源输出。在此因压缩机的运转做工而消耗了电能, 压缩机的运转使不断循环的制冷剂在不同的系统中产生的不同的变化状态和不同的效果 (即蒸发吸热和冷凝放热) , 从而达到了回收低温热源制取高温热源的作用和目的。

地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热, 提高品位后, 对建筑物供暖, 把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方, 取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季, 则生产井与回灌井交换, 而将室内余热转移到低位热源中, 达到降温或制冷的目的, 另外还可以起到养井的作用。

在冬季, 水源热泵机组不能完全承担室内热负荷, 需要使用辅助热源。目前, 使用的辅助热源有多种形式, 其中有:电加热 (通常采用蓄热式) 系统;蒸汽或热水加热系统;空气源热泵系统等。

2 地下水源热泵的优点

2.1 属于可再生能源利用技术

水源热泵是具备了利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体, 包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器, 收集了47%的太阳辐射能量, 比人类每年利用能量的500倍还多 (地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量) , 而且是一个巨大的动态能量平衡系统, 地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散地相对地均衡。这使得利用储存于其中地近乎无限地太阳能或地能成为可能。所以说, 水源热泵利用的是清洁的可再生能源地一种技术。

2.2 便于计量和收费

空调用电负荷在用户建筑内, 因此便于空调的计量与收费。这对于用户合理使用空调系统, 节约空调系统的能耗, 公平、公正、公开地摊派费用对空调运行管理是非常有利的。

2.3 运行安全可靠

地下水源热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调系统, 特别是春秋空调过渡季节均能运行, 也就相当于四管制空调系统。一般情况下, 地下水源热泵供、回水的温度一年四季相对稳定, 其波动的范围远远小于空气的变动。夏季水体作为空调的冷源, 冬季作为空调的热源, 水体温度较恒定的特性, 使得热泵机组运行更可靠、稳定, 也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

2.4 高效节能

地下水源热泵机组可利用的环境水体温度冬季为12~22℃, 水体温度比环境空气温度高, 所以热泵循环的蒸发温度提高, 能效比也提高。而夏季水体为18~35℃, 水体温度比环境温度低, 所以制冷的冷凝温度降低, 机组效率提高。据美国环保署EPA估计, 设计安装良好地水源热泵, 利用江河湖水等, 供热制冷空调的运行费用可节省30~40%。

2.5 应用灵活

有的建筑物内, 特别在过渡季节, 部分区域需要供冷, 部分区域需要供热, 水源热泵可以同时供冷和供热, 可以实现建筑内冷热量的转移和平衡, 从而系统节约能源。

2.6 节约成本

地下水源热泵系统不需设冷冻机房, 不设大的通风管道, 不设大的锅炉房, 也没有冷冻水系统, 安装和投资费用大大减少。

2.7 利于环保

地下水源热泵使用的是电能, 电能本身为一种清洁的能源, 但在发电时, 消耗的是一次能源, 其所产生的污染物和二氧化碳等气体会对周围的环境产生影响。所以节能实际上也是减少了污染。

3 地下水源热泵系统的缺点

地下水源热泵系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比, 因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。

冬季, 我国北方地区土壤温度较低, 并且以热负荷为主, 如果采用地下水源热泵供暖, 则机组和换热器的初投资比较高, 连续运行的效率也较低。夏季运行时, 机组容量过大, 造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不仅因初投资高于其它系统而得不到认可和推广, 而且给运行管理带来了很大的问题。运行管理是任何一个HVAC系统的重要组成部分, 对于地下水源热泵这种特殊设计更是关键因素。

结束语

随着全球经济的发展, 环境能源问题已经成为倍受关注的全球性问题。因此, 必须加快符合中国国情及适应中国环境条件的地下水源热泵产品的研制开发, 使之成为一种实用、可靠、节能、经济的空调系统形式。我国经济发展十分迅速, 地下水源热泵系统必将有广阔的发展空间。

摘要：地下水源热泵起源于20世纪初期, 在发展至今的数十年中得到了较为广泛的应用, 但因其独特性使其发展速度受到了一定的限制。地下水源热泵有着清洁环保, 节约能源的显著特点, 在能源日益受到关注的今天, 相信地下水源热泵是值得推广与应用的供热及制冷方式, 有着广阔的发展空间。

地下水水源热泵 第9篇

地下水源热泵由于其节能和环保等优点,近些年来在我国得到了较为广泛的应用。Freedman等[1]针对地下水源热泵应用对热环境的影响进行了评价分析;张庆等[2]对天然冷源对地下水源热泵运行的影响进行了研究;徐伟等[3]对地下水源热泵在我国应用的适宜性问题进行了分析;王现国等[4]利用HST3D软件分析了地下水源热泵运行期间水热的变化特征;张超等[5]对热回收型地下水源热泵系统的运行性能进行了研究。以上研究主要是从地下水源热泵运行性能等方面进行研究。但是由于地下水源热泵需要的水源来自地下空间,不能忽视地下水源热泵运行对地下空间的影响,应有效避免由于长期抽水而引起的取水系统失效问题而造成地下水源热泵系统无法使用的严重后果。本文以颗粒迁移理论为基础,选取严寒地区某办公建筑为案例,对地下水源热泵不同运行方式的适应性进行研究,讨论不同运行方式对含水层的影响,为严寒地区地下水源热泵工程合理选择运行方式提供参考。

1 颗粒迁移理论

1.1 颗粒迁移数学模型

颗粒迁移问题产生的主要原因是由于当满足某些条件时,含水层颗粒会脱离含水层骨架随着地下水一起运动,产生颗粒迁移问题。颗粒迁移问题数学模型的建立主要基于表征体元法[7,8]。数学模型如式(1)~式(3)所示[8,9]。

其中,为孔隙率;c为颗粒浓度;ρs为固体骨架的密度,kg/m3;v为渗透速度,m/s;m为侵蚀率,kg/(m3·s),m是孔隙率,颗粒浓度等参数的函数[9],即:

其中,λ为侵蚀参数,1/m,对于同一含水层可看作是常数;vcr为临界渗透速度,m/s。

1.2 颗粒迁移对含水层参数的影响

地下水源热泵取水井的单井取水量可通过地下水动力学中的相关知识求得[10]:

其中,Q为取水量,m3/s;K为渗透系数,m/s。

2 变流量运行方式研究

在夏季和冬季工况时,地下水源热泵所需总水量可分别按式(7)和式(8)计算[11]。

其中,GS1为夏季制冷工况所需地下水量,m3/h;QL为夏季热泵机组总制冷量,k W;Δts为地下水进出热泵机组温差,℃;EER为夏季热泵机组的能效比;GS2为冬季制热工况所需地下水量,m3/h;QR为冬季热泵机组总制热量,k W;COP为冬季热泵机组的性能系数。

3 案例研究

本文采用定温差控制法作为控制方法。假设冬夏季进出热泵机组水的温差均为5℃。水量调节范围选取为50%~100%,调节幅度为±10%,与空调负荷率成正比关系。当负荷率小于50%时,按照空调负荷率50%选取。本文地下水源热泵工程选取严寒地区沈阳市某办公建筑,对该建筑全年动态空调负荷进行计算和分析,选取两个不同类型的含水层进行案例研究,讨论严寒地区地下水源热泵不同运行方式对含水层参数变化特性的影响。通过计算分析可知,冬夏季动态负荷的最大值分别为夏季764.12 k W,冬季613.3 k W,空调负荷累计时间频数如表1所示。冬夏季所需水量分别为:GS1=160 m3/h;GS2=79.16 m3/h。

%

本案例选用3口完整井,单井取水量为53.33 m3/h,假设含水层各向同性均质,含水层厚度为25 m。地下水源热泵机组夏季运行时,其最小取水量为0.5GS1。该水量大于冬季需要的总水量GS2。因此地下水源热泵冬季运行时,总水量可选取为0.5GS1。假设热泵机组运行抽取的地下水可以100%回灌。不同含水层相关参数见表2。

首先,对不同运行方式对井壁处孔隙率的影响进行分析。由图1可知,对于案例1,分别采用定流量运行方式与变流量运行方式,地下水源热泵运行5年后,井壁孔隙率与初始值相比,分别增大6.48%和3.39%,变流量运行方式对含水层孔隙率的影响为定流量运行方式的52%。对于案例2,分别采用定流量运行方式与变流量运行方式,地下水源热泵运行5年后,井壁孔隙率与初始值相比,分别增大10.97%和5.84%,变流量运行方式对含水层孔隙率的影响仅为定流量运行方式的53%。可见,即使都处于渗透速度大于临界渗透速度的最为不利的情况,与地下水源热泵采用定流量运行方式相比,变流量运行方式可以有效减少热泵运行给孔隙率造成的影响。

其次,对不同工况运行方式对井壁处渗透系数的影响进行分析。由图2可知,对于案例1,采用定流量运行方式与变流量运行方式相比,地下水源热泵运行5年后,井壁渗透系数与初始值相比,分别增大32.1%和15.81%,变流量运行方式对含水层孔隙率的影响为定流量运行方式的49%。对于案例2,采用定流量运行方式与变流量运行方式相比,地下水源热泵运行5年后,井壁孔隙率与初始值相比,分别增大62.64%和29.82%,变流量运行方式对含水层孔隙率的影响仅为定流量运行方式的48%。

综上可见,在严寒地区地下水源热泵采用变流量运行方式与定流量方式相比,其对含水层参数(如孔隙率、渗透系数等)的影响程度大大减少,有利于保持地下空间的结构稳定,可以有效预防取水系统失效问题的发生,是一种“安全性”较高的运行方式。因此,在严寒地区的地下水源热泵工程宜采用变流量运行方式,应在工程上得到推广和应用。

4 结语

1)在严寒地区地下水源热泵采用变流量运行方式对含水层参数的影响较小,可以有效避免地下水源热泵取水系统失效问题的发生;2)在严寒地区的地下水源热泵工程宜采用变流量运行方式,应在工程上得到推广和应用。

摘要：基于颗粒迁移理论,以严寒地区某工程为例,对严寒地区地下水源热泵采用不同运行方式对含水层参数的影响进行研究,结果表明在严寒地区采用变流量运行方式对含水层参数的影响较小,宜在严寒地区地下水源热泵工程中得到推广。

地下水水源热泵 第10篇

水源热泵系统是一种可再生能源的利用技术, 其工作原理是一种利用地球表面或浅层水源或者是人工再生水源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移, 将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源, 即在冬季, 把水体和地层中的热量提取出来, 提高温度后, 供给室内采暖;夏季, 把室内的热量提取出来, 释放到水体和地层中去。

南方岩溶区的城镇大多分布在地下水位埋深较浅的侵蚀溶蚀谷地区, 这些地段往往地下水资源丰富;而取用地下水作为热源, 将对利用温度后的地下水实施完全回灌, 对含水层的地下水资源量基本没有影响。

某民用建筑项目位于柳州市柳南区, 拟采用地下水源热泵系统为住宅小区居民供应卫生热水。按现有取水井地下水水温为21℃, 根据热泵机组参数每小时需要抽取地下水315m3所提取热值, 可产45℃卫生热水90m3, 按热水使用率80%计算, 要制取居民所需650m3热水需机组工作9小时, 则需取用地下水2835m3/d。21℃的地下水作为热源经过热泵机组后水温下降到7℃~10℃后, 通过回灌井全部回灌地下。

通过水文地质调查、地下水量的计算以及“抽水回灌试验”, 对系统建设的影响范围和影响程度进行分析, 为开采地下水热源作为居民供应热水的可行性进行论证, 为地下水源热泵系统的建设提供了科学依据。

1 区域水资源状况及其开发利用分析

1.1 区域基本概况

柳州市位于广西壮族自治区中部偏北, 柳江自西北方向穿绕城市向东南方向流去, 市区山环水绕呈壶状。柳州历年平均气温为20.5℃;多年平均降雨量为1538.44mm, 柳江是流经本市的唯一大江, 水量丰富, 多年平均流量1301m3/s, 是广西水资源较丰富的河流。

柳州市下伏基岩以碳酸盐岩为主, 厚度约3095m, 面积699.3km2, 占柳州市面积的75%, 且67%左右为松散堆积物覆盖;下伏碳酸盐岩在地质构造及岩溶的长期作用下, 其岩体内裂隙、孔洞、溶洞发育, 为地下水的运移和存储提供了广阔的空间。

1.2 地下水资源状况及开发利用现状

根据有关资料, 柳州市城区地下水资源总量 (多年平均补给量) 为每年2.39亿m3, 可开采利用量 (允许开采量) 为每年1.72亿m3 (每天47.12万m3) 。大范围面积地下水水质稳定在Ⅱ类以上, 水温21℃~23℃;因此, 具有得天独厚的地下水资源, 具有较好的开发利用价值。

场地附近有三口开采井, 为原柳州造纸厂供水井, 天然水位埋深2.68~5.13m, 总开采量达11219m3/d, 水位降深2m~4.3m, 2005年停采。北东面250m为柳铁第二水源地, 1980年投入使用, 开采量为7200m3/d, 枯水期水位降深3.6m左右, 目前已停用, 井旁可见有泉水溢出排往溪沟, 流量约18L/s。

2 项目所处地段地下水资源量及开采潜力分析

2.1 地下水资源量计算

以柳江及其支流分割形成的自然地理单元为基础, 把具有独立的补、径、排条件的地下水系统划分为一个水文地质单元, 本区为柳西大单元竹鹅溪次级单元, 地下水资源量包括地下水天然补给量、开采条件下的补给增量、储存量及允许开采量。

地下水天然补给量及开采条件下的补给增量采用水量均衡法为基础的计算方法;降雨及灌溉水的入渗量采用入渗系数法;地表河水侧渗, 相邻含水层侧向补给和开采条件下地表河水的补给增量等用达西断面法计算。计算块段为17.8385106m3/a。

地下水储存量只在岩溶平原区及城市主要规划区进行计算, 含水层底界取至第二含水段底板 (标高1m~30m) 。计算块段地下水储存量为68.7934106m3/a。

允许开采量分别采用非稳定流干扰井群法, 开采模数比拟法、稳定流平均布井法等进行计算。计算结果见表1。

单位:10m/a

2.2 开采潜力分析

根据调查, 区段内目前开采量为31800m3/d (11.65106m3/a) , 根据开采潜力=允许开采量-已开采量=15.433106-11.65106=3.783106m3/a。地下水开采潜力指数P=Q允/Q采=1.32, 仍有开采潜力。

3 抽水回灌试验概况

拟从项目区原有抽水井 (已使用20年的原井, 井深85.07m) 中抽取浅层恒温地下水。利用及新施工回灌井3个, 与主井相距30m, 设计井深60m~92.19m。

根据现场水文地质试验, 抽水量在300m3/h时 (不回灌) , 主井水位降深2.51m。以相距250m处另一水井作为观测孔, 其水位降深0.27m, 计算影响半径为346m。

在回灌条件下, 稳定回灌量为52.8m3/h的时候, 主井降深2.34m, 观测井 (相距250m) 水位降深0.17m, 影响半径约300m;完全回灌条件下, 主井水位降深0.5m, 观测井水位无变化, 计算“抽水回灌”开采模式影响半径约90m。

综上, 考虑到热泵项目运行中开采量为315m3/h, 主井水位降深不会超过3m;并且项目每日运行时间仅为9小时, 间歇时间长, 水位易于恢复;另外, 系统运行将采取全回灌措施, 将所开采的地下水全部回灌至含水层。因此, 项目建设开采地下水以后, 对地下水水位的影响不大。

4 取水影响分析

4.1 对区域水资源的影响

由于水源热泵系统工程为“抽灌分离”封闭循环用水系统, 项目抽灌地下水, 主要在抽水井与回灌井影响范围内产生地下水动力场的变化, 抽水井与回灌井影响半径内地下水的流向将由天然状态下的缓慢水平层流转变为以井为中心的较复杂三维流场。因为项目用水为封闭循环用水, 因抽水形成的水位降深通过回灌得到回补, 取水仅形成影响范围内地下水位的小幅变动, 不会造成区域地下水位下降, 也不会对区域地下水流场产生影响。

项目年内制冷与制热无法达到冷热平衡, 地下水温度总的以下降为主, 长期抽灌地下水后将产生一个低温场, 其范围与抽灌地下水影响半径范围基本一致。根据同类工程, 在地下水影响半径范围内, 年内地下水温度将会出现稍低于天然状况时的温度。但是, 项目区位于岩溶地下水富水带, 场区地下水的流向为南西-北东, 根据钻孔水位观测资料计算, 地下水的水力坡度年内一般在0.01~0.1之间, 受该地段丰富地下水的混合作用, 项目取用地下水不会对区域地下水温度场产生较大影响。

4.2 对其他用户的影响

项目采用“抽水回灌”循环系统提取和利用地下水, 单个井抽水和回灌均在其30m范围内完成, 同时单井抽取的地下水最终通过回灌井回灌到相同地下含水层中;项目区周边居民生活用水全部由柳州市自来水公司供给, 因此, 开采地下水不会对周边居民的取用水产生不良影响。

4.3 对周围地质环境的影响

项目周边地质环境的影响主要是通过抽取、回灌地下水, 可能会逐渐潜蚀带走土体中的颗粒, 形成土洞, 进而发展为岩溶地面塌陷。根据试验结果, 影响范围不超过90m, 影响水位小于0.5m;对地下水环境影响很小, 在系统运行过程中应严格监测地下水水位变化, 遇有异常情况应及时采取有关措施, 尽力消除系统运行对水文地质条件的改变进而影响到地质环境。

5 结论

本文在总结实际工作经验的基础上, 介绍了岩溶区地下水热源项目的基本工作及影响分析。通过水文地质试验, 结合水文地质条件, 对地下水的取用可行性进行了论证, 分析并阐明了系统运行的基本影响。为岩溶区地下水源热泵系统的建设提供了科学依据, 为地下水源热泵这一新型能源利用方式在岩溶区的推广奠定了良好的基础。

摘要：本文介绍了岩溶区地下水源热泵系统取水勘查的基本情况, 在调查及水文地质条件分析的基础上, 通过水文地质试验, 论证了岩溶富水区利用地下水进行热泵系统建设的可行性, 对可再生能源的利用方式作出了评价。

关键词：可再生能源,水源热泵系统,水资源量,抽水—回灌试验

参考文献

地下水水源热泵 第11篇

关键词：宁河北地下水源；施工测量；放样；井群集水管线；加压泵站工程

中图分类号：TE973文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0161-02

一、工程概况

本工程水源地为天津市宁河县北部丰台地区东棘坨村北的取水井群，经集水管线，加压泵站，输水管线送水至天津经济技术开发区自来水厂，本工程包括井群集水管线及加压泵站工程和供水管线工程两部分。本标段为蓟运河穿越（汉沽下坞段）工程施工，沉管段长度278m，管道为钢管道，钢管材质为Q235A镇静管，公称直径为?椎1200mm。管壁厚度：沉管段为16mm，明开槽段为14mm和12mm。管道防腐为：钢管道采用双层聚丙烯胶带保护层进行外防腐，外包草袋及竹片；内防腐：沉管段采用喷砂除锈后的饮水容器无毒环氧涂料涂层，总厚度不小于0.3mm，非沉管段采用水泥砂浆衬层。

钢管道过堤时采用三道截渗环增加渗径，并在此处做2100mm×3000mm×2800mm的三七灰土防渗墙进行堤身防渗处理。过堤后，分别与两侧的钢管或砼管进行连接。

本工程铺设方法：水下管道采用沉管法，即一次整体漂浮，注水下沉就位，两岸及过堤管道采用明开槽铺设方法进行施工。

二、管道测量的准备工作

1．熟悉设计图纸资料，了解管线布置和施工安装要求。

2．熟悉现场情况，了解设计管线走向及管线沿线已有坐标和高程控制点分布情况。

3．由建设单位组织有关单位进行交桩，按照施工测量规范及给定点、线复测并建立施工平面坐标控制网，确定控制线和施工红线。

4．根据管道平面图和已有控制点、线，并结合实际地形，作好施测数据的计算整理，并绘制施测草图，交由测量负责人复核，形成测量技术文件。将测量成果汇知建设单位和监理单位，填妥《测量复测记录》并签字备案。

5．施工前首先校核、复测监理工程师提供的施工范围内的坐标网点和水准点的基本数据的准确性，对经复测的桩位、标高加以保护，定期对控制桩进行复核，并尽快进行施工放样测量。

三、资源配置

（一）本工程测量所用仪器

本工程测量所用的仪器均经有关主管部门批准的，具有资质的检验单位的检测，测量仪器精度符合测量规范的要求，并在检测有效期内使用。

（二）本工程人力配置

四、测量控制放样

为了避免误差的积累与传递，保证测区内一系列点位之间具有必要的精度，测量工作必须遵循“从整体到局部”、“由高级到低级”、“先控制后碎部”的原则进行，并坚持“边测量边校核”的原则。

（一）管道控制点定位测量

1．主点的测设。按照极坐标法测设出主点的位置，先由主点与控制点的坐标反算出测设数据（夹角、距离），然后再利用全站仪、经纬仪、钢卷尺、花杆等，如图1所示：

2．转折角测设。利用经纬仪配合全站仪依照图纸直接测设，如图2所示：

控制点分布形式（如图3所示），以Q55、Q56点为例（M1～M8为控制点）：

3．中桩测设。从起始点开始，每50m设一桩，当穿越地面坡度变化处（高差大于0.3m时）适当增设加桩，并用红油漆写在木桩侧面（按里程注明桩号）；测设时，中线定线采用全站仪定线或采用经纬仪定线，中线量距采用钢卷尺丈量，量距相对误差不大于1/2000。

同时在中线两侧管槽边线各设一条与中线平行的轴线控制桩，埋设在不受施工影响使用方便且宜于保存的地方，并用砼筑砌。

4．基槽开挖放线。（1）河道基槽开挖放线。开挖作业前，首先对河道原始断面进行复测，采取沿管道中线线通河拉一条3分钢丝绳（设浮球，浮球标明里程，每10m设一个）和一条测绳的方法，用测量锤及测杆相配合进行测量，有测量人员在测量船上每米测一点，并绘成河床断面图。在河岸上分别设置沉管中心，两坡脚的控制桩，在河面上用浮球施放出两坡脚线，并在分层开挖过程中，由专职测量员用经纬仪配合全站仪控制开挖，设专人对浮标进行调整，确保开挖基槽位置的准确。（2）明基槽段开挖放线。开挖作业前，首先对施工区内原始地貌进行复测并绘成断面图。根据设计管沟尺寸，结合现场土质情况用白灰撒出管沟中心线，坡脚线以便施工，并在开挖过程中，由专职测量员用经纬仪，水准仪配合全站仪控制开挖，确保开挖基槽位置的准确（允许误差槽中心线50mm，槽底高程±20mm）。沟槽开挖后，将管中心线引至槽底，并每5m间隔设一控制桩，以利于控制管道轴线位置及标高。

（二）管线施工时的高程控制测量

为了便于管线施工时引测高程及管线纵横断面测量，利用水准仪配合全站仪，沿管线敷设临时水准点，水准点需经闭合后方可使用，为了保证管线高程测量的精确更方便施工，水准点同时布设在轴线控制桩上，相临控制桩间距为50m。

五、测量核实

工程的施工测量放线完毕后，项目部及时向工程师申请对所有相关内容进行审验，另外要随时协助工程师检查，还应将所有标记和标线保持清晰。

项目部从以下几个方面对工程师测量核实工作给予协助：

1．进行所有必要的计算，数据表达清楚，结果精确，以备核实之用。

2．裸露出被盖住的水准点。

3．从需要的标线上移走机械和障碍物。

4．提供有经验的人员做测量协助工作，提供工程师认为对控制和辅助测量可选用的材料。

5．清除所有防碍测量的积水。

6．采取所有必要的安全措施。

7．当现有资料不能满足工程的准确测量时，应提供补充的测量和计算资料。

六、测量质量预控措施及建议

（一）要素控制

影响测量精度质量的因素主要有人员、器具、方法、操作和程序管理等5个方面。人员要持证上岗，使用经检定和校检的测量器具，测量方法要科学、合理，操作规范，按程序进行管理，对各要素进行预控。

（二）准备控制

做好测量前的各项准备，是测量质量的基本保证。应认真审核设计施工图和有关资料，按选定的测量方法进行内业计算；测量计算做到依据正确、方法科学、计算有序、步步校核、结果可靠；外业观测成果是计算工作的依据，计算成果要经两人独立核算后方可实施；测量前应检校现场控制桩和水准点，保证位置、高程准确；测设前应检校测量仪器和用具。

（三）过程控制

要确保测量工作在受控状态下进行。定位、放线工作须执行经自检、互检合格后，将成果资料送报有关主管部门验线的工作制度。实测时要做好原始记录。对测量记录的要求是原始真实，数字正确，内容完整，字体工整。记录人员应随时校对观测所得数据是否正确。按企业《过程控制程序》、《不合格品的控制程序》和《检验测量和试验设备控制程序》等文件执行。

（四）检验控制

检查验收测量成果时应先内业后外业现场，验收的精度应符合规范标准要求。必须独立验线。检查验收部位应是关键环节与最薄弱部位。

地下水地源热泵系统设计与应用讨论 第12篇

1 地下水地源热泵技术特点

地下水地源头热泵技术的主要特点在于, 该技术在应用时能将建筑物余热传导、转移到地表下, 通过热量夏储冬用的方式来对建筑进行供热采暖、通风纳凉。夏季, 该技术能将建筑物热良吸收传递到地下, 降低建筑物室内温度;冬季, 该技术能将存储于地下的热量传导给建筑物, 实现建筑制热。与其他暖通技术相比, 地下水地源热泵技术的节能性更强, 它在运行使用时既不会造成能源过度浪费, 也不会排放废、废物, 具有良好的节能环保性。

2 地下水地源热泵系统的设计

地下水地源热泵系统包括三个部分, 一是热源井, 二是空调系统, 三是水源热泵机组, 下面结合地下水地源热泵系统的应用实践, 对该系统三个部分的设计特点和设计内容作详细介绍。图1为地下水源热泵系统设计要素关联图, 系统设计时可以参考该图示, 充分做好热源井、空调系统和地源热泵机组的设计。

2.1 热源井设计。

地下水地源热泵系统中, 热源井的基本作用是为系统运行提供所需热源, 如果热源井的设计不合理, 施工成井方式不当, 系统运行的顺利性会随之受到影响, 进而导致地下水地源热泵系统无法实现供热, 或制冷。在设计热源井时, 为了能获得更高质量的热源井构件, 必须严格按照相关《供水管井技术规范》进行设计, 结合设计人员的设计经验, 确保热源井的设计质量和设计有效性。

理论上来说, 热源井设计完成, 并投入应用之后, 热源井每抽完一次水, 地下水都能在地源热泵机组的能量交换作用下重新灌回到同一含水层, 这是地下水地源热泵系统所具备的基本特点。但这仅仅只是在理论上, 实践中很多工程因设计施工工艺不足, 根本无法达到上述要求, 也不具备地下水回灌特点, 这要求设计人员认真对待热源井设计, 保证热源井设计工艺的有效。

2.2 空调系统设计。

地下水在夏季和冬季的实际需要量, 与空调系统选择的水源热泵机组性能、地下水温度、建筑物室内设计参数和冷热负荷以及换热器的型式、水泵能耗等都有密切关系。最佳的地下水温差和地下水量的确定, 应使地下水源热泵系统的能效比 (EER) 和性能系数 (COP) 达到最高。制冷工况时, 地下水源热泵系统能效比 (EER) =冷负荷 (w) /井泵功率 (w) +环路功率 (w) +水源热泵机组功率 (w) ;供热工况时, 地下水源热泵系统性能系数 (COP) =热负荷 (w) /井泵功率 (w) +环路功率 (w) +水源热泵机组功率 (w) 。加大地下水使用温差, 可以减少地下水使用量, 减少井泵功率和环路功率, 但在一定条件下会增大水源热泵机组的使用功率, 反之则相反。

2.3 水源热泵机设计。

地下水源热泵空调系统水环路的设计与常规冷水机组水系统的设计略有差异, 必须根据各生产厂家机组的技术要求考虑。用户侧及地下水侧空调循环水泵与水源冷热水机组均采用先并后串的方式, 循环水泵既可与冷热水机组实现一对一供水, 又可互相调节、互为备用。

3 地下水源地源热泵系统的应用问题

地下水地源热泵系统应用于建筑暖通实际时极容易出现水源探测、水井堵塞、水井回灌以及地下水质污染等问题, 严重影响着该系统的应用与推广。现结合地下水地源热泵系统技术特性, 对系统应用中可能存在的问题进行分析, 并探讨出相应的解决对策。

3.1 地下水探测问题。

地下水地源热泵系统理论上可以利用一切地下水资源, 但在实际工程中, 不同的地下水资源利用的成本差异是相当大的, 而且地下水地源热泵系统对水源系统有原则性的选择要求:水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定。水源的水量必须能满足用户供热负荷或制冷负荷的需要;水源的水温应符合机组运行工况要求;水源的水质应适宜于热泵系统机组、管道和阀门的性能要求, 不至于产生严重的堵塞和腐蚀损坏。

3.2 水井堵塞和回灌问题。

根据井的堵塞性质和原因, 目前国内普遍采用的解决方法是回扬和洗井。每口回灌井回扬次数和回扬持续时间主要由含水层颗粒大小和渗透性确定, 其次要考虑井的特征、水质、回灌量和回灌技术方法。在回灌过程中, 采取适当回扬次数和时间, 才能获得较好的回灌效果。水井堵塞和回灌问题都可以通过改变系统设计方式来加以解决。

3.3 地下水水质污染问题。

地下水地源热泵系统的应用可能会造成地下水水质污染, 这对环保有害, 必须在设计施工时做好严格的工艺控制, 以免管道发生腐蚀、渗漏。一般来说, 地下水水质要求是水质澄清、稳定、不具腐蚀性, 超出了要求之外的地下水水质属于污染水质, 会对系统管道质量造成影响。如果地下水水质有害, 进入到系统管道后会造成管道腐蚀、阻塞和渗漏, 干扰热泵机组运行, 最终使地源热泵系统失去供热、制冷效应。想要解决这一问题, 建议在施工时安装间接式样热泵系统, 利用板式换热器和地源热泵系统间接换热方式进行热量传递, 实现建筑供暖。

结束语

综上所述, 地下水地源热泵技术与相应的热泵系统既经济实用, 又环保节能, 再加上设计施工简便, 应用于建筑暖通工程时, 可成功实现建筑采暖、制冷, 减少建筑能耗, 实现建筑节能。由此看来, 地下水地源热泵系统在暖通施工中所占据的地位是极其重要的, 并且能有效降低建筑能耗, 为建筑节能做贡献。所以概括来说, 地下水地源热泵系统在建筑暖通工程中的应用极有必要, 在建筑暖通市场的发展前景也必然会更加光明、宽广。

参考文献

[1]孙超, 冯小磊.地下水源热泵空调系统及其工程设计[J].建筑热能通风空调, 2011 (4) .

[2]张群, 王方.地源和地下水源热泵的研发现状及应用过程中的问题分析[J].流体机械, 2009 (5) .