热源井的相关.doc

地下水源管井设计要求二一一年五月地下水源管井设计1）.确定所需地下水总流量根据供冷和供热工况下，系统的最大放热量和最大吸热量来计算井水流量。在冬季和夏季需要的地下水水量，实际上应与系统选择的水源热泵性能、地下水温度、建筑物内循环水温度、冷热水负荷，以及换热器的形式有关。在计算流量时，可以采用下面公式进行计算：夏季供冷时的水流量：式中： 夏季供冷所需要地下水量（m3/h）； 夏季设计工况下换热器换热量（kW），详见3.1.3章节水的密度（kg/m3） 水的比热，可取4.187kJ/kg. 进入热泵主机的地下水温度（） 离开热泵主机的地下水温度（）冬季供热时的水流量：式中： 冬季供冷所需要地下水量（m3/h）； 冬季设计工况下换热器换热量（kW），详见3.1.3章节水的密度（kg/m3） 水的比热，可取4.187kJ/kg. 进入热泵主机的地下水温度（） 离开热泵主机的地下水温度（）（2） 水源水流量和温度对机组运行特性的影响水源水水量是影响水源热泵系统工作效果的关键因素，水源热泵工程所需水量由该工程负荷与机组性能确定，所选择的水源水量应满足负荷要求。如果其他各种条件均具备，但水量略有不足，其缺口可采取一定辅助措施解决。如果水量缺口较大，不能满足负荷要求，就应考虑对现有方案进行改进或采用新的方案。不同工程的场地环境和水文地质条件千差万别，可利用的水源各不相同，应因地制宜地选择适用水源。就某具体工程而言，应从实际情况出发，判断是否具备可利用的水源。当有多种不同水源可供选择时，应通过技术经济分析比较，择优确定。水源水温度直接影响机组的运行效率，对于较高或较低的水源水温度，需要重新确定水源热泵机组的需水量，甚至需要对水源热泵机组进行重新设计。因此水源热泵机组选型前需要掌握水源水全年温度情况，然后进行机组的选型。机组选型完成后需要根据机组实际需要的水量设计水源水系统。 水流量对机组性能特性的影响为确保水源热泵机组的可靠运行，水源水系统需要提供给机组合适的水源水流量。过大的水流量不但使机组水侧压降大大提高，系统功耗增加，而且会影响换热器的使用寿命。过小的水流量则可能引起空调系统冷凝压力过高（制冷工况）或蒸发压力过低（制热），出现诸如高压报警、低压报警、换热器结垢严重等一系列报警和故障，使水源热泵系统无法正常运行。 水温对机组性能特性的影响水源水温度是水源热泵系统设计中的重要参数，直接影响机组所需的水源水流量、机组的运行特性，甚至整个空调系统稳定性和可靠性。深井水（恒温层的地下水）的水温常年保持不变，一般约比当地年平均气温高12度。我国东北北部地区深井水水温约为4度，中部地区约为12度，南部地区约为1214度；华北地区深井水水温约为1519度。华东地区深井水的水温约为1920度。西北地区浅井水水温约为1618度，深井水水温约为1820度；中南地区浅井水水温约为2021度。当水源水温度低于热泵机组标准工况水温（夏季18度，冬季15度）时，可以考虑夏季机组采用较大的进出水温差设计，以减少水源水用量，节省打井和维护费用。为了机组能够稳定高效运行，夏季制冷工况时需保证机组水源水出水温度不高于35，进出水温差最好不超过15度。同时也要保证冬季制热工况时水源水出水温度高于4度，防止结冰。例如，对于北方地下水温度较低（一般约10度左右）的场合，冬季采暖工况下，机组需要比标准机组更大的地下水水量，以确保机组的稳定可靠和制热量。而夏季制冷工况下，由于水温过低，机组需要比标准机组更低的水流量，确保压缩机建立所需的吸排气压差。可见，对于地下水温度较低的场合，一般冬季比夏季需要更多的地下水量。因此，在水源水系统设计过程中，应特别注意：把全年制冷季节和制热季节所需地下水流量的最大值作为水源水系统供水量的设计依据。井与井水水质的要求为了保证水源热泵系统安全运行，原则上要求水源水质对水源热泵机组和输水管路不产生腐蚀损害。通常要求水源水含沙量1/20万，氯离子含量300mg/L。制冷工况：冷冻水进/出水温度12/ 7；水源水进/出水温度15/ 30。此工况地下水进出水温差为15度，地下水需求量为标准机组的73%。，此工况下水源螺杆热泵机组的制冷量系数为：0.996，输入功率系数为：1.009。制热工况：水源水进/出水温度15/ 7；热水进/出水温度40/ 45。此时水源螺杆热泵机组的制热量系数为：0.947，输入功率系数为：0.984。可见，水源水温度直接影响机组需要的水流量，水源热泵系统设计时，应根据水源水温度确定适合机组的水流量，以实现用较低的设备和工程投资，获得较好的供冷和采暖效果。3）.地下水的回灌a. 回灌水的水质。对于回灌水的水质，要求是优于或等于原地下水水质，回灌后不会引起区域性地下水水质污染。实质上，地下水经过水源热泵机组或板式换热器后，只是交换了热量，水质几乎没有发生变化，回灌不会引起地下水污染。b. 回灌类型。根据工程场地的实际情况，可采用地面渗入补给、诱导补给及注入补给。注入式回灌一般利用管井进行，常采用无压（自流）、负压（真空）及加压（正压）回灌等方法。无压自流回灌适用于含水层渗透性好、井中有回灌水位和静止水位差。真空负压回灌适用于地下水位埋藏深（静水位埋深在10米以下）、含水层渗透性好。加压回灌适用于地下水位高、透水性差的地层。对于抽灌两用井，为防止井间互相干扰，应控制合理井距。c. 回灌井数量。按照国家标准，回灌井的数量与抽水井的数量不得低于2：1；即一口抽水井，必须设置不少于两口回灌井。特殊地质结构层的地区，透水率高、回灌效果好的水源井，可以按照2：3的比例进行抽灌井的配置。d. 回灌量。回灌量的大小与水文地质条件、成井工艺、回灌方法等因素有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素。一般来说，出水量大的井回灌量也大。在基岩裂隙含水层和熔岩含水层中回灌，回灌水位和单位回灌量变化都不大；在砾卵石含水层中，回灌量一般为单位出水量的80以上；在粗砂含水层中，回灌量是出水量的5070；在细砂含水层中，回灌量是出水量的3050。采灌比是确定抽灌井数的主要依据。e. 回扬。为预防和处理管井堵塞，主要采取回扬的方法。回扬是指在回灌井中开泵抽排水中堵塞物。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而定。实验证实，在几次回灌之间进行回扬，与连续回灌不进行回扬，前者能恢复回灌水位，保证回灌井正常工作。f. 单井回灌技术。从原理上讲，单井回灌与多井回灌有所不同。单井回灌在地下局部形成抽灌的平衡和循环，深井被人为的分割成上部的回灌区和下部的抽水区两部分。此系统从理论上来说，具有回灌效率高、占地面积小的特点。但工程应用中，受到回灌技术和实际地质结构的制约，单井回灌技术一般用于供冷和供热负荷较小的项目中。3）.其它关于管井设计的问题。1.管井结构设计包括井口、井壁管、过滤器和沉淀管的设计。2.井孔必须保证井管安装，井管必须保证抽水设备的正常工作。泵段以上顶角倾斜：安装长轴深井泵时不得超过1；泵段以下每百米项角倾斜不得超过2。3.管井深度设计，应根据需水量和拟开采含水层（组、段）的埋深、厚度、水质、富水性及其出水能力等因素综合确定。4、井孔和井管直径可按以下方法确定：井孔直径除应能下入井壁管和滤水管外，还应满足围填滤料的要求。井孔终孔直径较井管外径大：采用非填砾过滤器时，应大于100mm；采用填砾过滤器时，中、粗砂含水层中应大于200mm，粉、细砂含水层中应大于300mm。5.井壁管和滤水管根据井深、水质、技术和经济条件等，选用管材也不相同。各种管材的适宜深度可参考表3.22的规定取值。表3.22 各种管材适宜深度表管材类型钢管铸铁管钢筋混凝土管塑料管混凝土管无砂混凝土管深度（m）4002004001502001501001006.过滤器根据含水层岩性进行选择，过滤器设计应包括填砾过滤器和非填砾过滤器的设计。7.过滤器安装位置的上下偏差不得超过300mm。采用填砾过滤器的管井，井管应位于井孔中心。下井管时要安装井管扶正器，其外径比并孔直径小3050mm。根据井深和井管类型确定扶正器的数量，一般间隔320m 安装一组，每井至少安装2组。无砂混凝土管并与混凝土管井，扶正器的数量应适当增加。8.井管底部一般应座落在坚实的基础上，若下部孔段废弃不用时，必须用卵石或碎石填实。9.填砾石滤料必须按标准严格筛选，不合格的颗粒含量不得超过15。滤料除按设计备妥外，还要准备一定的余量。10 管内滤料项部至井口段，采用粘土球或粘土块封闭35m，剩余部分可用粘土填实；井口周围，浅井可用一般粘土夯实，厚度不小于200mm；中、深井可用粘土球或水泥浆封闭，厚度一般不小于300mm。对不良含水层或非计划开采段，一般采用粘土球封闭，粘土球应用优质粘土制成，直径为2530mm，以半干为宜。投入前应取非孔内的泥浆做