热泵课件第五章

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人工回灌

人工回灌的目的
1、补充地下水源，调节水位，维持储量平衡。 2、回灌蓄能，如冬灌夏用，夏灌冬用。 3、保持含水层水头压力，防止地面下沉



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回灌应遵循的原则：
1．地下水应在封闭系统中输送。 2． 热泵系统与地下水接触的部件应采用耐腐蚀的材料。 如板式换热器选用不锈钢板片或钛板换热器。 3 取水管路上与回灌水管路上应装有采样用的旋塞阀和压 力表。 4． 定期对地下水化验。 5 ．如发现地下水异常，特别是水中出现化学物质或其他 无关物质时，应及时与有关部门联系，并采取措施。
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地下水源的选择
1．就某项工程来说，根据当地实际情况，判 断是否具备可以利用的地下水源
（a) 工程所需的水量（由冷热负荷、地下水水温、可取 的水温差决定）； (b) 适用的地下水水源条件 水文地质特征：砂含水层、卵石含水层、岩石裂缝含水层 (c) 地下水埋深在70 m以内，含水层厚度大于5 m，冬季 地下水温度不低于10℃。
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井水老化的原因
（1） 砂堵 当井周围的地下水流速过高，来自地下水 流道的砂和粘土逐渐流向抽水井，导致 抽水井砂堵，甚至砂石层堵塞。
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2） 腐蚀 若井的构件（如井管、过滤网等）不采用 耐腐蚀的材料，很快会因腐蚀而损坏， 从而导致水井失去功能。
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3） 胶结 胶结就是形成了碳酸盐，沉积在砂石填层 和过滤管缝隙中。 4） 岩化 岩化就是未受扰动的地下水流中呈溶解状 态的铁和锰化合物，由于物理的、化学的 或生物的作用，分解为不溶解的化合物而 沉积在井附近或井中。
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2、 注意地下水的水质—水的温度、化学成分、浑 浊度、硬度、矿化度、腐蚀性 （a） 地下水的温度
水温自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。 ●近地表面处—变温带； ●变温层下一定深度处 —恒温带，地下水温不受太阳辐射 的影响。 不同纬度地区的恒温带深度不同，水温范围10℃—22℃。 ●恒温带向下，地下水温随深度增加而升高，升高的程度 取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。 地壳平均地热增温率为2.5℃/100m。
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防止水井快速老化的措施
（1）铁的构件一定要进行防腐处理。 （2）抽水井和回灌井过滤管必须深深埋入地下， 即使地下水水面严重下降，过滤管上边缘也 不要露出水面。 (3)回灌井过滤管长度以及有效过滤面积，至 少等于抽水管的3—5倍。 (4) 回灌井应装有至少1 m的聚水管。 (5) 每一口井必须设有井窝，井窝直径约为 1 m，深约1.3 m，用以安装井口装置。
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3、 环保效益显著，供暖区无污染，环保 效益好。
4 、 合理利用高品位能量，综合能源效 率高。 5 、 以地下水作低位热源，非常诱人。 在北方地区，井水水温大部分地区高于10℃。
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对地下井水源的要求（ 总的原则 ）


水量充足，满足用户热负荷和冷负荷的要求； 水温适度，热泵工况 12℃—22℃，不低于10℃； 制冷工况18℃—30℃，过低时，可采取与回水混合 的措施； 水质适宜，防止腐蚀、磨损、堵塞； 供水稳定，热泵在冬季每天要连续运行20 小时， 因此水井的运行情况和含水层的蓄水量要求比家用 水的水井为大。
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(b) 含砂量与浑浊度—泥砂、有机物与胶体悬浮物
危害：水源含砂量高对机组、管道和阀门有磨损； 回灌会造成含水层堵塞； 生产井堵塞。 含砂量应小于20万之一，浑浊度小于200 mg/L 若用板式换热器，水源水中的固体颗粒粒径应小于 0.5 mm。
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（c）水的化学成分及其化学性质
● 地下水的PH值为6.5—8.5； ● 水中CaO含量小于200 mg/L； ● 总矿化度小于3 g/L； ● 希望水中Cl-小于100 mg/L； SO4--小于200 mg/L； Fe2+小于1 mg/L； H2S小于0.5 mg/L。
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地下水回灌方法

真空回灌 重力（自流）回灌 压力回灌
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真空回灌： 是利用非常低的静水位（低于 地面 10 m）形成真空进行回灌，含水层 渗透性要良好。

采用真空回灌，对于细颗粒含水层，回 灌量一般为取水量的1/3—1/2；对于粗 颗粒含水层，回灌量可达取水量的1/2— 2/3。
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夏季冷水流程：
用户→27→23→8→5→11→24→用户。
夏季井水流程：
21→20→25→13→2→14→26→22。
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多 井 回 灌
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单井系统
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单井系统
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地下水源热泵机组的特点：
1、一机两用或一机三用
两用：冬季供热水，夏季供冷水；
三用：供冷、供暖、供生活用水。
2、节能效果显著
与分体式空调加直接电采暖相比，节电可达 50%—75%。
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回扬
为了预防井管堵塞，及时清除堵塞含水层 和井管的杂质，在进行回灌以后，经常 要开泵，排除回灌井水中的堵塞物。 回灌井回扬次数和回扬持续时间，主要 取决于含水层颗粒的大小和渗透性。
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在岩溶裂缝含水层中的回灌井，长期不回扬，回灌 能力仍能维持不变。 在松散粗大颗粒含水层总的回灌井，每周回扬 1—2 次。 在中、细颗粒含水层中的回灌井，回扬间隔时间应 进一步缩短，每天应1—2次。 而对于细颗粒含水层中的回灌井来说，经常回扬更 为重要。
第五章 地下井水源热泵机组



地下井水源热泵冷热水机组的组成 与工作原理 地下水源热泵冷热水机组对水源系统的要求 地下水源的选择 人工回灌 设计中注意事项
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地下井水源 热 泵机组原理图
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冬季热水流程：
用户回水→27→23→9→2→10→24→用户。
冬季井水流程：
21→20→25→12→5→15→26→22。
重力回灌： 依靠自然重力进行回灌，适用于 低水位和渗透性良好的含水层。
对于砂卵石含水层，其回灌量一般为取水量 的 50% ；对于渗透性好的烁卵石层，回灌量 可达取水量的75%—90%。
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压力回灌： 用于高水位和低渗透性的含水层，其缺 点是回灌时对井的滤水层和含砂层的冲 击力强。根据上海的使用情况，回灌量Q （m3/h）与回灌压力 p（kg/cm2）有如下 关系
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井水的老化

水井随着使用时间的推移，生产井和回灌井的能力 都会下降，甚至其能力已不再能满足热泵运行的需 要。这一过程可以用井的老化这一概念加以概括。
对于井的预期寿命，目前还没有普遍适用的方法， 这是因为井的寿命和许多因素有关，主要有

（a)当地的地质结构； (b)赌住或封死过滤段的缝隙、砂石填层的孔隙大小； (c)井周围的地下水流道的堵塞等。
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设计中的注意事项：

直接连列 间接连接 回灌温度 管路流速
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