水源热泵常见的取能方式
经过十多年的推广、应用和发展,水/地源热泵技术在我国许多地区和建筑领域积累了丰富的经验,并得到了越来越广泛的应用。该技术的关键环节在于科学的能源提取方法。如果能源提取系统设计合理,施工正确,整个项目可以说是成功的一半以上。目前,水/地源热泵技术的能源主要有四种方式:井水水源、地表水源、废热水源和土壤埋管。井水水源常用于深度超过300米的浅表井水;地表水源包括河流、河流、湖泊和海洋水源;废热水源包括污水、中水、工业废水和地热尾水;土壤埋管是指深度超过200米的垂直埋管交换器。能源提取的方法有很多。正确的能源提取方法应该是广泛思考。不拘一格,因地制宜。因地制宜,科学合理。以下是水/地源热泵技术的大量应用实践简要介绍:
一
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井水水源方式。
1.基本介绍。
地球表面的浅层地下水温度全年保持基本恒定,不受外部环境的干扰。夏季温度低于环境温度,冬季温度高于环境温度,非常适合水源热泵从中提取冷或热量供人们使用。特别是,这部分地下水温度被提取回地下,可以迅速从地下环境中恢复温度,并不断输出地下取之不尽的低能量。
水井取能的方法是用潜水泵将浅层地下水从出水井中抽出,通过管道输送到主机站,通过水源热泵换热器取能,满足主机的正常运行,然后通过管道输送到回水井,回到地下。
在水源热泵项目的早期阶段,我们应该了解建筑物周围是否有空闲空间进行钻井;了解当地政府是否允许挖掘水源热泵井,有哪些规定和程序;通过水利部门和地质勘探部门了解地下水状况、井工艺要求、钻井成本、水质、水量、水温等详细信息。
空调井一般采用钻机施工,根据不同的地层结构选择旋转钻或冲击钻。井开口直径一般在600mm左右;井管常采用钢管。球墨铸铁管。高压水泥管等,直径一般在300mm左右;井管与泥孔壁之间填充过滤材料,过滤材料一般采用直径2mm至20mm的优质石英砂等材料,上部填充粘土球(基岩地质结构一般只有骨架管,无井管)。井口制作阀门井池,安装阀门、管道等设施,在井上方地面安装铸铁井盖,不影响地面景观和使用。
2.技术要点。
A.采用这种方法,根据项目所在地水文地质的实际情况确定合适的井深,挖掘试验井,然后根据试验井的单井出水量确定出水井的总需水量。为保证井水的回收效果,根据试验井的含水层,应配置适当数量的回水井,辅以异层灌溉。加压回灌。真空回灌。单井回灌等措施,确保井水长期可靠回灌。
B.根据当地地层结构和地下水的流动特点,合理选择井间距。如果间距过近,可能会对地下水串或温度场产生相互影响,使出水温度无法恢复,无法长期满足系统运行;如果间距过远,可能会导致场地不足或回灌速度过慢。具体设计也应根据试验井的含水层确定。
C.严格把握井的施工质量,不得等同于一般灌溉井的施工。井施工工艺必须保证出水量。回灌量符合工程设计要求,砂含量小于10万分之一。
D.井水管网采用双管制,便于水井功能更换、自动洗井等。
E.如果当地地下水具有较强的酸碱腐蚀性,则应增加换热装置,地下水不直接进入主机和机房管道,或使用或使用海水机组。
二
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地表水式为地表水源。
(一)海水取能方式。
1.基本介绍。
这种取能方式特别适用于滨海城市、旅游景点、滨海酒店、岛屿边防站等项目。海水取能原理与井水取能原理相同,但这里用海水代替井水。这样需要直接抽取海水,用海水水源热泵机组换热。
2.技术要点。
A.海水具有化学腐蚀性和生物腐蚀性。海水的提取和运输应采用防腐水泵。管道(一般可采用合适的塑料管)。
B.海水处理充分。不仅要除砂,还要防垢。生物灭杀等。
C.根据现场情况合理设计取水安装方案。便于安装和维护,确保取水口的海水深度,考虑海浪的影响和潮位的变化。
D.掌握冬夏温度变化的准确数据,计算正确的海水需求量。
E.中国海岸线长,不同地区的水温不同。岸边条件差异较大,需要个别特殊设计。根据冬季和夏季海水的实际温度,充分考虑主机的相应工况性能,正确选择机组设备。
(二)江河湖水取能方式。
1.基本介绍。
江河湖水取能原理与井水取能原理相同,但这里用江河湖水代替井水。这法需要直接提取河流和湖泊。取水方案称为取水工程,分为岸边取水和湖(河)床取水;普通水源热泵机组可用于换热。
2.技术要点。
取能方法的技术要点是取水工艺。必须保证所取水源:
A.根据不同水层的水温和不同季节当地江河湖水的变化程度,取适当深度水层的水源。
B.取水口应保证水质清洁,并安装过滤装置。
C.充分考虑枯水、丰水季节水位变化、风浪和航道的影响。
D.确保安装可靠,维护方便。
由于堤岸附近的水下地形一般相对温和,为了达到一定的深度,往往需要设置远离岸边的取水口,需要配套的取水工程施工。主要的两种方法如下:
【岸边取水】
1)在岸边适当的位置钻井,使水渗入井中,然后下潜水泵取水。
2)将水泵房建在岸边,水通过过滤格栅进入泵房水池,然后由水泵抽取。
3)从岸边到堤岸建造水泥栈桥,在栈桥端部设置平台,安装潜水泵,伸入河流和湖泊进行适当的深度取水。
【岸底取水】
1)大口径深井(30-50米)应位于岸边适当的位置。如果水不能通过渗透进入井内,可以在井底水平开挖导流洞,将足够流量的水引入井内,然后用潜水泵取出。
2)在保证湖(河)水深的水面上设置浮箱,内置水泵,将吸水管伸入一定深度的湖(河)取水。
3)将潜水泵放入适当的取水笼中,直接沉入适当深度的水底,通过高强度塑料管道将湖底(河流)运至岸上(详见取水工程)
河流、河流、湖泊的取水方式需要根据项目现场的具体情况精心设计。夏季冷却水温低于30℃的水源非常经济。如果可以选择较低水温(7-12℃)的深度取水,则无需启动水源热泵主机,直接冷却,可以节省大量的运行成本。中国南部,冬季不结冰。如果水源有一定的深度保证,冬季水温可以继续保证在4℃以上,也适合提取能源加热热水。
三
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埋管取能方式。
1.基本介绍。
埋管的能方式是利用埋在地下的闭式循环水管道系统与地层岩土进行换热。换热后的循环水将能量传递给水源热泵主机,实现能源供应。该系统通常称为闭式地源热泵系统或地耦合地源热泵系统;埋在地下的封闭循环管道称为地热换热器。它有两种形式:水平埋管和垂直埋管。水平埋管是在地面上挖出1-2米深的沟,每个沟埋2.4或6根塑料管,形成封闭的网络系统;垂直埋管是在地层钻孔直径0.1-0.15米,钻孔深度30-150米,每个孔设置一组或两组U型塑料管,用灌浆材料填充,然后连接成封闭的网络系统。
2.技术要点。
A.科学合理地计算建筑所需的能量,减少剩余量,避免地埋管施工量过大。
B.充分了解当地地层。如果条件允许,测量地层岩土的传热系数和热扩散系数,科学计算或估计所需地热换热器的管长。
C.根据当地冻土层当地冻土层厚度保证合理的埋管深度,以免受地面温度的影响;垂直埋管时,每孔间距应大于3-4米,水平连接总管的埋深也应保证。