地源熱泵應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)探討

1.地下水地源熱泵應(yīng)用存在的主要問題

    l地下水源的探測(cè)開采問題

    水源的探測(cè)、開采技術(shù)與開采成本制約地下水地源熱泵的廣泛應(yīng)用。在不同的地區(qū)和水文地質(zhì)條件下是否有適合的水源（水溫適宜、水量充足穩(wěn)定、水質(zhì)較好）是地下水地源熱泵應(yīng)用的關(guān)鍵問題。水文地質(zhì)條件較好，取水、回灌的難度和熱源井的建設(shè)成本均會(huì)較為合理，否則就會(huì)增加項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施的難度和成本。

    地下水資源條件好：打井?dāng)?shù)量少，減少打井費(fèi)用，回灌較容易，初投資和運(yùn)行費(fèi)用降低。

    l熱源井設(shè)計(jì)與施工問題

    在水文地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)井的開鑿和抽水、回灌試驗(yàn)環(huán)節(jié)尤為重要，基礎(chǔ)性技術(shù)數(shù)據(jù)是井群設(shè)計(jì)的關(guān)鍵；不同的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、熱源井設(shè)計(jì)和成井工藝至關(guān)重要，井的結(jié)構(gòu)、過濾方式、回填方式影響成井質(zhì)量和使用壽命；抽水、回灌井之間的水力平衡影響總?cè)∷亢涂偦毓嗔俊Ｒ⒁馊壕?lián)合抽水、回灌時(shí)地下流場(chǎng)與單井的差異，并對(duì)井群的抽水、回灌量進(jìn)行必要的調(diào)整。設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)同時(shí)留出觀測(cè)井或觀測(cè)孔，抽水、回灌井應(yīng)安裝計(jì)量?jī)x表，在達(dá)到上述檢測(cè)手段的基礎(chǔ)上，對(duì)抽水及回灌量、水位、水質(zhì)進(jìn)行在線檢測(cè)，有利于地下水地源熱泵系統(tǒng)的合理取水并避免對(duì)地下水的破壞和污染。

    l水井堵塞及回灌問題

    水井施工質(zhì)量不過關(guān)；取水井、回灌井輪換使用；反復(fù)的抽、回灌都會(huì)導(dǎo)致水井堵塞，使得水井回灌比不能達(dá)到要求，正常的抽水、回灌無法進(jìn)行加速水井的枯竭，影響系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

    l地質(zhì)災(zāi)害問題

    若大量開采地下水而不采取回灌措施，容易產(chǎn)生地面沉降和導(dǎo)致采用天然地基作為基礎(chǔ)的建筑物不均勻沉降；在巖溶地區(qū)，由于地下水位不斷變化容易形成空洞，從而導(dǎo)致地面塌陷。

    為了恢復(fù)含水層的水位和水量，防止區(qū)域地下水位下降和保持取水建筑物供水能力，防止地下水資源枯竭，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)抽取地下水后必須進(jìn)行回灌。

    l地下水水質(zhì)與污染防治問題

    對(duì)地下水水質(zhì)基礎(chǔ)要求：澄清、水質(zhì)穩(wěn)定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結(jié)垢等；回灌時(shí)，水質(zhì)要等于或優(yōu)于原有水質(zhì)；利用地下水源的進(jìn)出溫差過大造成地下水資源的熱污染問題；回?fù)P、水回路中產(chǎn)生的負(fù)壓和沉砂池，使外界的空氣與地下水接觸，導(dǎo)致地下水中金屬離子氧化，會(huì)產(chǎn)生腐蝕；應(yīng)針對(duì)不同的水質(zhì)采取相應(yīng)的水質(zhì)處理措施。

    l地下水地源熱泵設(shè)計(jì)問題

    地下水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)首要問題是確定合適的水源熱泵機(jī)組運(yùn)行溫差和地下水循環(huán)水量，較佳的地下水溫差和地下水量應(yīng)使地下水地源熱泵系統(tǒng)達(dá)到較高的能效比和性能系數(shù)。如果加大地下水使用溫差，雖然可減小地下水使用量，降低井泵功率和環(huán)路功率，但在一定條件下會(huì)增大水源熱泵機(jī)組的使用功率，反之則相反。因此，一定要根據(jù)實(shí)際工程的使用情況，在兩者之間進(jìn)行分析和比較，得出較優(yōu)結(jié)合點(diǎn)，使水源熱泵系統(tǒng)高效運(yùn)行。

    l規(guī)劃、管理和評(píng)價(jià)體系問題

    按照“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”的原則，各地應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制訂地下水開發(fā)利用保護(hù)規(guī)劃和地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，按照規(guī)劃在資源合理利用的前提下開發(fā)地下水資源，做到資源開發(fā)和地下水保護(hù)并舉。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步開展地下水資源開發(fā)利用對(duì)環(huán)境影響評(píng)估工作，防止因無序開采地下水而造成地面沉降、水質(zhì)污染和熱污染等環(huán)境地質(zhì)問題。

    2.地埋管地源熱泵應(yīng)用存在的主要問題

    l初投資及能源政策問題

    國(guó)家和地方政府在政策及資金上的支持對(duì)于技術(shù)推廣起到重要引導(dǎo)作用。各級(jí)住建行政主管部門應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的扶持優(yōu)惠政策，并積極向各方宣傳推介，爭(zhēng)取得到各級(jí)地方財(cái)政支持。

    l施工質(zhì)量問題

    目前地源熱泵相關(guān)的管理措施和技術(shù)手段缺乏，施工單位沒有相應(yīng)市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制，主管部門監(jiān)管不力，缺乏切實(shí)可行的施工監(jiān)理操作規(guī)范等，在項(xiàng)目實(shí)施中引發(fā)了較多問題。

    l巖土物性問題

    在實(shí)際工程中，地埋管換熱器設(shè)計(jì)中較大的難題是不能準(zhǔn)確確定巖土體的各種物性參數(shù)。地埋管換熱器鉆井的數(shù)目和深度主要取決于周圍巖土體的傳熱、蓄熱性能，而地下巖土體的結(jié)構(gòu)和可鉆性又決定施工工藝選擇、鉆孔的難易程度和初投資。如果巖土體物性參數(shù)出現(xiàn)偏差，會(huì)導(dǎo)致鉆井?dāng)?shù)目和深度的變化，影響施工工期和初投資。

    l建筑物空調(diào)負(fù)荷問題

    室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷變化，熱泵機(jī)組的運(yùn)行特性改變，低位熱源的使用狀態(tài)發(fā)生動(dòng)態(tài)改變都會(huì)使得地埋管的換熱性能與其承擔(dān)的換熱負(fù)荷間是相互耦合的，而這種耦合特性不僅表現(xiàn)在設(shè)計(jì)上，重要的是地埋管是否能長(zhǎng)期保持良好的運(yùn)行工況，以保證在不同的空調(diào)負(fù)荷特征下地埋管地源熱泵系統(tǒng)能夠高效、節(jié)能運(yùn)行。

    l地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題

    首先要根據(jù)場(chǎng)地條件，分區(qū)進(jìn)行地埋管設(shè)置，既滿足空調(diào)負(fù)荷變化的需要，又讓地埋管換熱器在間歇運(yùn)行時(shí)得到充分的恢復(fù)，有利于地埋管地源熱泵系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。其次要根據(jù)建筑物空調(diào)負(fù)荷的變化特點(diǎn)，采用冰蓄冷、熱回收等綜合利用方式，降低高峰負(fù)荷時(shí)地埋管敷設(shè)量，或減少排熱量與取熱量的差額，以利于地埋管的熱平衡。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況采用復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)，將地埋管地源熱泵與其他形式的加熱（散熱）設(shè)備相結(jié)合；經(jīng)濟(jì)性方面，采用復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)可以根據(jù)冷熱負(fù)荷較小值來設(shè)計(jì)地埋管換熱器，減小鉆井長(zhǎng)度和系統(tǒng)初投資。

標(biāo)簽: 干熱巖井  地源熱泵井