 |
|
| 浅层地下水在地源热泵中央空调系统中的应用 |
|
熊自平
(四川希望深蓝空调制造有限公司 成都)
摘 要 本文主要介绍了浅层地下水在地源热泵中央空调系统中的应用方式，并对应用效果进行了一些简单的分析。
关键词 地源热泵、浅层地下水、钢管井、大口径浅井
地源热泵以其高效节能、能利用可再生资源、中央空调系统无需锅炉及锅炉房，无需冷却塔，节省采暖锅炉的燃料消耗，节省锅炉、锅炉房、冷却塔等设备和建筑投资，节省锅炉污染治理投资，节省锅炉运行管理成本等一系列优势，代表着节能型中央空调的发展趋势，符合国家的能源发展政策，正以其迅猛之势，在各应用领域强势推广。
地源热泵应用系统可分为地下水循环式、埋管式、地面水直接利用式等多种形式。其中地下水循环式分为深层水地下水循环式和浅层地下水循环式。在深层地下水循环式中，必须采用大型机械钻井方式，井深可达300~3000m，必须动用大型钻探设备，需要专业的施工单位，成井费用高，投资风险大，其推广受到一定限制。本文着重介绍浅层地下水在地源热泵中央空调系统中的应用方法与应用实例分析。
浅层地下水应用系统开发周期短、技术难度低、投资风险小、成本低、适用范围广。深蓝空调系统在西南、华东、华北等地均有地源热源的应用实例。
大口径浅井的工程应用
大口径浅井通常采用人工挖掘的方式施工，直径2~3m左右、深度10~15m。
大口径浅井的施工方法：
可采用沉井施工法或逐段现浇混凝土护壁施工法，施工过程中，周边必须有降水井，在含水层段，井壁周边必须均布滤水管，通常为φ100mm左右的PVC滤水管，管内填满米石，两端管口设置不锈钢丝滤网，井壁滤水管的垂直和水平布置间距200~400mm。
取水井的滤沙注意事项：
必须将沙子隔离在井外，否则井水一旦大量带沙，必将造成井口塌陷，严重时，将使水井报废，甚至影响临近建筑物的安全。井内滤沙和出水总管滤沙只能是后的一种防范补救手段，当出水带沙严重时，应尽快采取水井的改造措施，或降低水井的出水量。
水井施工应请专业勘探施工单位进行。
大口径浅井的单井出水量，根据地质结构和地下含水情况不同，可达100~250 m3/h。
应用实例
宁波五星级银凤度假村，总建筑面积31710m2，为5个单元建筑群，分为A、B、C、D、E分区，属3层的低层结构。
该项目设计空调总负荷3300kw，安装“深蓝”SDFRA型（地源热泵分体暗装风机盘管机组）、SDRA型（地源热泵整体暗装风机盘管机组）、SDRD型（地源热泵整体吊装柜式机组）、SDRDX型（地源热泵整体吊装柜式新风机组）、SDRL型（地源热泵整体立柜式机组）等单元式地源热泵空调设备549台套，设计地下水总流量800 m3/h，取水井5口，井位成直线分布，井距35~48m，井位与主体建筑距离150m，回灌井2处，其中一处为利用废弃的老井作为回灌井，另一处为利用建筑留下的沟槽，其沟深2m，宽1.5m，长32m，沟内满填卵石，兼作回灌井。
采用双级离心水泵，水泵流量150 m3/h，扬程45m。水泵通过真空罐自吸取水，安装方式见示意图：
在井面以下2~2.2m处，设置水泵安装平台，取水系统设置真空罐，水泵出口设止回阀、压力表、温度计等，吸水管未设底阀。4口取水井的水泵出水管分别引入分水缸，从分水缸分出2路供水总管，在建筑物内分设有2个二级分水缸，再分别供水至各区。
由于各区的空调面积不一致，为了使各区水量分配合理，各区的回水总管上设置了供回水压差自动调节阀，根据各区系统的大小及各区水系统总阻力损失的大小，分别设置所需的供回水压差，由压差调节阀自动跟踪和调整。
空调水系统采用变流量控制方式，每台空调设备均设有电动阀或电磁阀，由空调机组自带的微电脑控制器自动控制，“深蓝”空调每台设备均设有水系统电磁阀控制输出接口和水流开关输入连锁控制接口，当采用变流量系统设计时，无需外设任何控制器。
实际运行中，各取水井的动态水位变化情况详见下表：
水位单位：mm
取水井编号 |
1#井 |
2#井 |
3#井 |
4#井 |
5#井 |
自然水位 |
-2885 |
-3015 |
-3150 |
-3100 |
-3500 |
水泵工作后稳定水位 |
-3660 |
-3130 |
-3290 |
-3230 |
-3750 |
注：1#井水位落差最大，出水量最小。
由于该项目的冬季供水温度最低时仅为9.5℃，未达到预计的15℃水温，而该项目设计中，使用方提供的设计依据为：冬季供水温度18℃，为确保安全，地源热泵机组设计时，按冬季15℃进水温度设计，因水温未达到设计要求，在最低水温时段，空调自动控制器曾经出现频繁的低温保护报警，如水温低报警、制冷系统压力低报警、冬季空调出风温度低报警、水侧换热器防冻保护等等，在系统调试时，对控制器的相关传感器和报警参数进行了适度调整，使机组能适应本工程低水温的使用要求，该系统已连续稳定运行3年，系统运行正常，空调效果良好。
该度假村由上海锦江国际酒店管理公司管理，由于该工程地源热泵中央空调系统运行稳定，节能效果明显，已被宁波市评为节能示范工程，并且，宁波市政府给予了该项目工程总额8%的奖励。
浅层地下水应用中的注意事项
注意滤沙
必须将沙子隔离在井外
当取水井长期在较大带沙量状态下运行时，极易发生井口塌陷，使取水井报废，甚至影响临近建筑物的安全。
如果水系统滤沙不净，将会对管道系统及阀门造成磨损，特别是空调机组的换热设备，无论是板式换热器或套管式换热器，其壁面均很薄，不能经受沙粒的长期磨损。
当地下水含沙量较大时，甚至会堵塞管道。水系统必须设置滤沙装置，可采用旋流离心滤沙和网滤相结合的方式，当含沙量较大时，应设置滤沙池，两级滤沙。
室外输送管道保温
浅层地下水的水温容易受环境温度的影响，在成都地区，浅层地下水温度(9~12m深度)全年在18~20℃左右，但在宁波地区，冬季最低水温实测已达9.5℃以下，而宁波冬季环境温度可达-5℃以下，在冬季寒冷地区，当室外输送管道较长、且采用明敷或浅埋敷设时，保温不容忽视。因为，由于出水温度较低，造成冬季地下水可利用水温差较小，仅为3~5℃，当地下水温很低时，其可利用温差就更小，如果管道输送系统引起水温降0.5℃，将会使地下水可利用资源损失15~25%。当系统为远距离输送时，最好采用管道保温后地沟敷设。
水电连锁控制
地源热泵最易发生、同时也是最危险的故障现象是冬季运行时冻损。当水量分配不均、断水或水量过小时，会在换热器侧引起冻结而损坏换热设备，造成空调机组报废。
为了保证地源热泵空调机组的安全运行，将空调机组电源与供水系统进行连锁是必需的，当空调水系统未循环前，空调设备不能运行。
加强水系统过滤
当空调设备为板式换热器或空调水系统中采用了板式换热器间接换热时，应特别注意水系统过滤，因为板式换热器的流道及分流口孔径很小，极易被水中的颗粒、纤维、树叶、木片等堵塞。应设置较大过滤倍率的高效过滤器，且滤网不小于20目。
水系统排气
当地源热泵中央空调系统为间歇式运行，或高位安装的离心水泵频繁切换时，均会使空调水系统带入大量空气，极易使水系统造成气堵，使水系统循环受阻，会严重危及地源热泵空调机组的安全运行。必须在供回水立管末端、水平总管的高位末端、空调设备供回水支管的高位等设置自动排气阀。
结束语
地源热泵中央空调系统，无论是地源热泵冷热水机组或地源热泵冷热风机组，其系统运行效果均依赖于地源水系统的运行状况，特别是小型单元式地源热泵冷热风机组，由于设备规格小，在同一建筑物中的设备安装数量较多，其地源水系统的温度、杂质含量、水量、水流量分配情况等，均直接影响中央空调系统的正常运行和运行效果。地源热泵机组的功能及性能稳定性，经过设备生产厂的不断改进，目前已日臻完善。而地源热泵中央空调系统的应用方式及使用效果，与地理位置、地质条件、使用条件、系统设计经验等诸多因素有关，需要相关设计院、设备生产厂、安装施工单位的共同努力，探索出各种切实可行的应用方式，以利于符合我国能源发展政策的地源热泵这一朝阳产业的推广和发展。
|
|
|
 |
电子样本
