水源熱泵常見(jiàn)的取能方式

經(jīng)過(guò)十多年的推廣、應(yīng)用和發(fā)展，水/地源熱泵技術(shù)在我國(guó)許多地區(qū)和建筑領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于科學(xué)的能源提取方法。如果能源提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，施工正確，整個(gè)項(xiàng)目可以說(shuō)是成功的一半以上。目前，水/地源熱泵技術(shù)的能源主要有四種方式：井水水源、地表水源、廢熱水源和土壤埋管。井水水源常用于深度超過(guò)300米的淺表井水；地表水源包括河流、河流、湖泊和海洋水源；廢熱水源包括污水、中水、工業(yè)廢水和地?zé)嵛菜煌寥缆窆苁侵干疃瘸^(guò)200米的垂直埋管交換器。能源提取的方法有很多。正確的能源提取方法應(yīng)該是廣泛思考。不拘一格，因地制宜。因地制宜，科學(xué)合理。以下是水/地源熱泵技術(shù)的大量應(yīng)用實(shí)踐簡(jiǎn)要介紹：
一
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井水水源方式。
1.基本介紹。
地球表面的淺層地下水溫度全年保持基本恒定，不受外部環(huán)境的干擾。夏季溫度低于環(huán)境溫度，冬季溫度高于環(huán)境溫度，非常適合水源熱泵從中提取冷或熱量供人們使用。特別是，這部分地下水溫度被提取回地下，可以迅速?gòu)牡叵颅h(huán)境中恢復(fù)溫度，并不斷輸出地下取之不盡的低能量。
水井取能的方法是用潛水泵將淺層地下水從出水井中抽出，通過(guò)管道輸送到主機(jī)站，通過(guò)水源熱泵換熱器取能，滿足主機(jī)的正常運(yùn)行，然后通過(guò)管道輸送到回水井，回到地下。
在水源熱泵項(xiàng)目的早期階段，我們應(yīng)該了解建筑物周圍是否有空閑空間進(jìn)行鉆井；了解當(dāng)?shù)卣欠裨试S挖掘水源熱泵井，有哪些規(guī)定和程序；通過(guò)水利部門(mén)和地質(zhì)勘探部門(mén)了解地下水狀況、井工藝要求、鉆井成本、水質(zhì)、水量、水溫等詳細(xì)信息。
空調(diào)井一般采用鉆機(jī)施工，根據(jù)不同的地層結(jié)構(gòu)選擇旋轉(zhuǎn)鉆或沖擊鉆。井開(kāi)口直徑一般在600mm左右；井管常采用鋼管。球墨鑄鐵管。高壓水泥管等，直徑一般在300mm左右；井管與泥孔壁之間填充過(guò)濾材料，過(guò)濾材料一般采用直徑2mm至20mm的優(yōu)質(zhì)石英砂等材料，上部填充粘土球（基巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)一般只有骨架管，無(wú)井管）。井口制作閥門(mén)井池，安裝閥門(mén)、管道等設(shè)施，在井上方地面安裝鑄鐵井蓋，不影響地面景觀和使用。
2.技術(shù)要點(diǎn)。
A.采用這種方法，根據(jù)項(xiàng)目所在地水文地質(zhì)的實(shí)際情況確定合適的井深，挖掘試驗(yàn)井，然后根據(jù)試驗(yàn)井的單井出水量確定出水井的總需水量。為保證井水的回收效果，根據(jù)試驗(yàn)井的含水層，應(yīng)配置適當(dāng)數(shù)量的回水井，輔以異層灌溉。加壓回灌。真空回灌。單井回灌等措施，確保井水長(zhǎng)期可靠回灌。
B.根據(jù)當(dāng)?shù)氐貙咏Y(jié)構(gòu)和地下水的流動(dòng)特點(diǎn)，合理選擇井間距。如果間距過(guò)近，可能會(huì)對(duì)地下水串或溫度場(chǎng)產(chǎn)生相互影響，使出水溫度無(wú)法恢復(fù)，無(wú)法長(zhǎng)期滿足系統(tǒng)運(yùn)行；如果間距過(guò)遠(yuǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)地不足或回灌速度過(guò)慢。具體設(shè)計(jì)也應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)井的含水層確定。
C.嚴(yán)格把握井的施工質(zhì)量，不得等同于一般灌溉井的施工。井施工工藝必須保證出水量。回灌量符合工程設(shè)計(jì)要求，砂含量小于10萬(wàn)分之一。
D.井水管網(wǎng)采用雙管制，便于水井功能更換、自動(dòng)洗井等。
E.如果當(dāng)?shù)氐叵滤哂休^強(qiáng)的酸堿腐蝕性，則應(yīng)增加換熱裝置，地下水不直接進(jìn)入主機(jī)和機(jī)房管道，或使用或使用海水機(jī)組。
二
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地表水式為地表水源。
(一)海水取能方式。
1.基本介紹。
這種取能方式特別適用于濱海城市、旅游景點(diǎn)、濱海酒店、島嶼邊防站等項(xiàng)目。海水取能原理與井水取能原理相同，但這里用海水代替井水。這樣需要直接抽取海水，用海水水源熱泵機(jī)組換熱。
2.技術(shù)要點(diǎn)。
A.海水具有化學(xué)腐蝕性和生物腐蝕性。海水的提取和運(yùn)輸應(yīng)采用防腐水泵。管道（一般可采用合適的塑料管）。
B.海水處理充分。不僅要除砂，還要防垢。生物滅殺等。
C.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理設(shè)計(jì)取水安裝方案。便于安裝和維護(hù)，確保取水口的海水深度，考慮海浪的影響和潮位的變化。
D.掌握冬夏溫度變化的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，計(jì)算正確的海水需求量。
E.中國(guó)海岸線長(zhǎng)，不同地區(qū)的水溫不同。岸邊條件差異較大，需要個(gè)別特殊設(shè)計(jì)。根據(jù)冬季和夏季海水的實(shí)際溫度，充分考慮主機(jī)的相應(yīng)工況性能，正確選擇機(jī)組設(shè)備。
(二)江河湖水取能方式。
1.基本介紹。
江河湖水取能原理與井水取能原理相同，但這里用江河湖水代替井水。這法需要直接提取河流和湖泊。取水方案稱為取水工程，分為岸邊取水和湖（河）床取水；普通水源熱泵機(jī)組可用于換熱。
2.技術(shù)要點(diǎn)。
取能方法的技術(shù)要點(diǎn)是取水工藝。必須保證所取水源：
A.根據(jù)不同水層的水溫和不同季節(jié)當(dāng)?shù)亟雍淖兓潭龋∵m當(dāng)深度水層的水源。
B.取水口應(yīng)保證水質(zhì)清潔，并安裝過(guò)濾裝置。
C.充分考慮枯水、豐水季節(jié)水位變化、風(fēng)浪和航道的影響。
D.確保安裝可靠，維護(hù)方便。
由于堤岸附近的水下地形一般相對(duì)溫和，為了達(dá)到一定的深度，往往需要設(shè)置遠(yuǎn)離岸邊的取水口，需要配套的取水工程施工。主要的兩種方法如下：
【岸邊取水】
1)在岸邊適當(dāng)?shù)奈恢勉@井，使水滲入井中，然后下潛水泵取水。
2)將水泵房建在岸邊，水通過(guò)過(guò)濾格柵進(jìn)入泵房水池，然后由水泵抽取。
3)從岸邊到堤岸建造水泥棧橋，在棧橋端部設(shè)置平臺(tái)，安裝潛水泵，伸入河流和湖泊進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳疃热∷?br /> 【岸底取水】
1)大口徑深井(30-50米)應(yīng)位于岸邊適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ绻荒芡ㄟ^(guò)滲透進(jìn)入井內(nèi)，可以在井底水平開(kāi)挖導(dǎo)流洞，將足夠流量的水引入井內(nèi)，然后用潛水泵取出。
2)在保證湖(河)水深的水面上設(shè)置浮箱，內(nèi)置水泵，將吸水管伸入一定深度的湖(河)取水。
3)將潛水泵放入適當(dāng)?shù)娜∷\中，直接沉入適當(dāng)深度的水底，通過(guò)高強(qiáng)度塑料管道將湖底（河流）運(yùn)至岸上（詳見(jiàn)取水工程）
河流、河流、湖泊的取水方式需要根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的具體情況精心設(shè)計(jì)。夏季冷卻水溫低于30℃的水源非常經(jīng)濟(jì)。如果可以選擇較低水溫（7-12℃）的深度取水，則無(wú)需啟動(dòng)水源熱泵主機(jī)，直接冷卻，可以節(jié)省大量的運(yùn)行成本。中國(guó)南部，冬季不結(jié)冰。如果水源有一定的深度保證，冬季水溫可以繼續(xù)保證在4℃以上，也適合提取能源加熱熱水。
三
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埋管取能方式。
1.基本介紹。
埋管的能方式是利用埋在地下的閉式循環(huán)水管道系統(tǒng)與地層巖土進(jìn)行換熱。換熱后的循環(huán)水將能量傳遞給水源熱泵主機(jī)，實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)。該系統(tǒng)通常稱為閉式地源熱泵系統(tǒng)或地耦合地源熱泵系統(tǒng)；埋在地下的封閉循環(huán)管道稱為地?zé)釗Q熱器。它有兩種形式：水平埋管和垂直埋管。水平埋管是在地面上挖出1-2米深的溝，每個(gè)溝埋2.4或6根塑料管，形成封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；垂直埋管是在地層鉆孔直徑0.1-0.15米，鉆孔深度30-150米，每個(gè)孔設(shè)置一組或兩組U型塑料管，用灌漿材料填充，然后連接成封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.技術(shù)要點(diǎn)。
A.科學(xué)合理地計(jì)算建筑所需的能量，減少剩余量，避免地埋管施工量過(guò)大。
B.充分了解當(dāng)?shù)氐貙印Ｈ绻麠l件允許，測(cè)量地層巖土的傳熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)，科學(xué)計(jì)算或估計(jì)所需地?zé)釗Q熱器的管長(zhǎng)。
C.根據(jù)當(dāng)?shù)貎鐾翆赢?dāng)?shù)貎鐾翆雍穸缺ＷC合理的埋管深度，以免受地面溫度的影響；垂直埋管時(shí)，每孔間距應(yīng)大于3-4米，水平連接總管的埋深也應(yīng)保證。