【摘要】文章設(shè)計(jì)了一套地下水源熱泵系統(tǒng)。系統(tǒng)采用地下水源熱泵作為冷源，地下水源由抽水井經(jīng)潛水泵被輸送至熱泵機(jī)組的冷凝器側(cè)，吸收熱量后，再輸送回回灌井；同時(shí)，熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)產(chǎn)生7/12℃的冷凍水，通過(guò)循環(huán)水泵被輸送到用戶末端系統(tǒng)；或直接利用地下水源通過(guò)換熱器冷卻系統(tǒng)循環(huán)水，送到用戶末端系統(tǒng)。 

　　【關(guān)鍵詞】地下水源熱泵；回灌；水源量 

　　1、前言 

　　我國(guó)人口眾多，能源不足是我國(guó)面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。北方城市冬季采暖燃煤造成嚴(yán)重的大氣污染，環(huán)境污染直接或間接造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)部值的比例已經(jīng)達(dá)到3～4%，是我國(guó)面臨的另一大問(wèn)題。 

　　地下水源熱泵與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，地下水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省70%以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省80%以上的能量；因此，近十幾年來(lái)，地下水源熱泵技術(shù)在北美如美國(guó)、加拿大及中、北歐國(guó)家取得了較快的發(fā)展，中國(guó)的地下水源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍，可以預(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為21世紀(jì)最有效的供熱和空調(diào)用供冷技術(shù)之一。 

　　2、地下水源熱泵 

　　地球表面淺層水源如深度在1000米以內(nèi)的地下水源，吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)多的輻射熱量，水源的溫度大都十分穩(wěn)定。而地下水源熱泵技術(shù)就是是利用地下水源中的這種穩(wěn)定的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過(guò)少量的低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。 

　　地下水源熱泵系統(tǒng)的工藝流程為：冬季，地下水源由抽水井經(jīng)潛水泵輸送至熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器側(cè)，被冷卻后，再輸送回回灌井；同時(shí)，熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)產(chǎn)生45℃的熱水，通過(guò)循環(huán)水泵被輸送到用戶末端系統(tǒng)。 

　　夏季，采用地下水源熱泵系統(tǒng)作為冷源，地下水源由抽水井經(jīng)潛水泵被輸送至熱泵機(jī)組的冷凝器側(cè)，吸收熱量后，再輸送回回灌井；同時(shí)，熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)產(chǎn)生7/12℃的冷凍水，通過(guò)循環(huán)水泵被輸送到用戶末端系統(tǒng)；或直接利用地下水源通過(guò)換熱器冷卻系統(tǒng)循環(huán)水，送到用戶末端系統(tǒng)。 

　　3、設(shè)計(jì)主要參數(shù) 

　　3.1水文地質(zhì)概況 

　　地下水源熱泵系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)厮�文條件許可的條件下進(jìn)行建設(shè)，且其關(guān)鍵技術(shù)就是要保證穩(wěn)定的地下水源水量和溫度并能將地下水源100%自然回灌。本項(xiàng)目所在地的水文地質(zhì)條件是適用于地下水源熱泵系統(tǒng)建設(shè)的。 

　　在本項(xiàng)目所在地打兩口鉆孔直徑1000毫米、100米深的勘測(cè)井，單井出水量可達(dá)100噸/小時(shí)，單井回水量達(dá)75噸/小時(shí)，水溫冬季為13.5度，夏季為14度，可以實(shí)現(xiàn)水的100%的回灌。 

　　由冷熱負(fù)荷計(jì)算可知，冬季采暖負(fù)荷與夏季空調(diào)負(fù)荷數(shù)值不一，地下水源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，效率會(huì)隨之下降。但根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，地下80m以下有徑流，徑流量較大，部分地下水源熱泵產(chǎn)生的熱不平衡由徑流消除。另外，該項(xiàng)目地質(zhì)滲水性好，夏季考慮雨水滲透也可消除部分熱不平衡。 

　　3.2地下水源井?dāng)?shù)量的確定 

　　在冬季里，熱泵機(jī)組按制熱工況運(yùn)行，根據(jù)前面計(jì)算本工程所需熱負(fù)荷為2984千瓦，熱泵機(jī)組制熱系數(shù)取4.0，地下水源提取溫差7℃（井水供水14℃、回水7℃）計(jì)算可得，冬季所需地下水源量m=275噸/小時(shí)。 

　　在夏季里，熱泵機(jī)組按制熱工況運(yùn)行，根據(jù)前面計(jì)算本工程所需冷負(fù)荷為2558千瓦，夏季按照熱泵機(jī)組制冷時(shí)能效比為4.5，地下水源取溫差10℃（井水供水14℃，回水24℃）計(jì)算可得，冬季所需地下水源量m=269噸/小時(shí)。 

　　3.3真空回灌 

　　真空回灌是指在泵內(nèi)開成-0.1Mpa壓力的條件下，由泵管回灌入井下含水層的一種方法。在具有密封裝置的回灌井中，開泵揚(yáng)水時(shí)，井管和管路內(nèi)充滿地下水源，停泵，并立即關(guān)閉泵出口的控制閥門，此時(shí)由于重力作用，井管內(nèi)水迅速下降，在管內(nèi)的水面與控制閥之間造成真空度，在這種真空狀態(tài)下，開啟控制閥門和回灌水管路上的進(jìn)水閥，靠真空虹吸的作用，水就迅速進(jìn)入井管內(nèi)，并克服阻力向含水層中滲透，真空回灌很適合本地這種地質(zhì)水文條件。 

　　為保證地下水源的水質(zhì)、水量和回灌量，地下水源井的井管應(yīng)采用橋式濾水管。地下水源輸送管道保溫材料根據(jù)目前成熟做法，采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫材料，玻璃鋼管殼保護(hù)，厚度取經(jīng)濟(jì)厚度。 

　　3.4地下水源熱泵機(jī)房 

　　機(jī)房設(shè)計(jì)在北面綠化帶的下面，地下機(jī)房面積150平方米。夏季制冷量為2558kw，冬季制熱量為2984kw，根據(jù)制冷熱量進(jìn)行機(jī)組的選型。選用9臺(tái)LSBLGR-530半封閉螺桿機(jī)組（7用2備），制冷量為482kw，輸入功率為102kw，制熱量為515kw，輸入功率為130kw。 

　　通過(guò)水質(zhì)測(cè)試報(bào)告，對(duì)地下水源采取相應(yīng)的技術(shù)措施。當(dāng)水源中含量砂量較高時(shí)，可以在取水系統(tǒng)中加裝除砂器，降低水中含砂量，避免機(jī)組和設(shè)備遭受磨損；為了使熱泵機(jī)組更好地運(yùn)行，減少金屬對(duì)機(jī)組的腐蝕性，通常加裝板式換熱器中間換熱的方式，把水源水與機(jī)組隔離開，使機(jī)組徹底避免了水源水產(chǎn)生腐蝕的可能性，本項(xiàng)目的板換是在地下水源溫度14℃，水量100t/h前提下選型。換熱器的具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下，冬季熱負(fù)荷為2984kw，一次二次側(cè)的流量為100t/h，傳熱系數(shù)5231W/m2，換熱面積為290m2，板片數(shù)為470片；夏季負(fù)荷為2558kw，g一次二次側(cè)的流量為100t/h，傳熱系數(shù)5231W/m2，換熱面積為290 m2，對(duì)數(shù)溫差1.7K，板片數(shù)為470片外形尺寸2660×650×1885。 

　　3.5系統(tǒng)啟動(dòng) 

　　一次預(yù)啟動(dòng)檢查和檢驗(yàn)是最基本的，以保證所有熱泵、其他的設(shè)備和部件符合每項(xiàng)設(shè)計(jì)的規(guī)定，包括型號(hào)、電壓、電流等；是否安裝正確，是否清潔，是否校準(zhǔn)并做好了啟動(dòng)準(zhǔn)備。 

　　確定系統(tǒng)總流量并保證水環(huán)路溫度在設(shè)計(jì)界限以內(nèi)；所有熱泵和其他設(shè)備的電壓是否合適；打開熱泵機(jī)組的制冷或供熱開關(guān)，檢查熱泵熱交換器的輸出；試一下作反向循環(huán)并像前面所述檢查輸出是否符合要求。對(duì)水環(huán)路中的所有熱泵重復(fù)這一過(guò)程，一旦機(jī)組性能與設(shè)計(jì)不符合，確定原因并采取適宜步驟修正出現(xiàn)的問(wèn)題。 

　　上述過(guò)程完成后，保證所有的溫控器、系統(tǒng)控制器和設(shè)備都按設(shè)計(jì)要求定位，通過(guò)每一熱泵熱交換器的液體溫度差都應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)。 

　　對(duì)水環(huán)路中的所有熱泵重復(fù)這一過(guò)程，一旦機(jī)組性能與設(shè)計(jì)不符合，確定原因并采取適宜步驟修正出現(xiàn)的問(wèn)題。 

　　上述過(guò)程完成后，保證所有的溫控器、系統(tǒng)控制器和設(shè)備都按設(shè)計(jì)要求定位，通過(guò)每一熱泵熱交換器的液體溫度差都應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)。 

　　4、結(jié)論 

　　采用熱泵技術(shù)利用地下水源中蘊(yùn)含的能量，為建筑物供暖提供熱源冷源，這對(duì)于減少空氣污染，提高人們生活質(zhì)量，具有重要的意義，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，推動(dòng)地?zé)嵯滤�源熱泵技術(shù)在周邊地區(qū)的應(yīng)用。充分體現(xiàn)了“節(jié)能”、“資源綜合利用”的理念。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]王新北.地源熱泵技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2009（06） 

　　[2]胡連營(yíng).地源熱泵推廣應(yīng)用的問(wèn)題與建議[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2007（12）