用于熱泵空調的異井回灌系統理論計算與試驗研究
利用熱泵空調系統夏季運行需水量和回灌井滲流量的數學(xué)模型,計算回灌井半徑,采用增大滲流面積的方法,獲得較好回灌效果;由需水量計算匹配的潛水泵功率,使系統節能效果更佳;試驗證明,在天津地區農村住戶(hù)采用一抽一灌的異井回灌方式,效果良好。
1、前言
隨著(zhù)北方地區廣大農民群眾生活水平的提高,人們對住宅舒適性的要求也越來(lái)越高,如果簡(jiǎn)單照搬目前的城鎮建設模式,完全依靠常規商品能源解決農村建筑的能源供應,將使我國建設能耗增加,給我國能源供應帶來(lái)巨大問(wèn)題。因此,針對農村現實(shí)條件,必須在煤、石油、天然氣等能源面臨枯竭、環(huán)境污染嚴重的前提下,尋找一種廉價(jià)且存儲量豐富的綠色能源,以解決農村冬季供曖和夏季制冷的問(wèn)題。淺層地熱能具有儲量大且再生迅速的特點(diǎn),開(kāi)采技術(shù)不高。淺層地熱能的利用通常需要借助于熱泵組成的地源熱泵系統。地源熱泵是一種高效、節能、環(huán)保的空調設備[1] 。我國的地源熱泵技術(shù)起步較晚[2] ,其中異井循環(huán)水源熱泵以其性能穩定而備受重視,但是只能適用于地下水較為豐富且水位埋深不大的地域,且抽取的水需要全部回灌。天津地區的地域條件較為適合,且村鎮地區此種資源豐富,可作為建筑能源使用,達到節省常規能源保護環(huán)境的雙重需要。
本文通過(guò)熱泵空調系統異井回灌水循環(huán)的數學(xué)模型進(jìn)行理論計算、設計不同建筑物所需回灌井的大小,探討在天津農村地區應用水源熱泵空調、解決取水量與回灌水量平衡的方法,在節能和減少初投資基礎上, 使水源管井符合( GB50366 -2005)《地源熱泵系統工程技術(shù)規范》的規定。
2、水文地質(zhì)條件
本課題試驗基地選在天津市靜�？h獨流鎮,位于子牙河、南運河與獨流減河交匯處,屬于海積沖積低平原,海撥小于5m,地勢低平,由近代海侵層和河流沖積而成。淺層地下水為平原區孔隙水第I含水組,屬于地表下第一含水組,水力特性為潛水[3] ,含水層底界深度一般在70m以?xún)�。降水入滲補給量是最主要的補給量,約占總補給量的80%以上。由于降水總量大部分消耗于蒸發(fā)和蒸騰,僅其中一小部分補給地表水和地下水。獨流鎮所在區域屬于中等富水區,單井涌水量( 500～1000)m3 /d (5. 79～11. 57kg/ s) ;潛水水位埋藏深度約3m;地下水化學(xué)類(lèi)型Cl·HCO3 - Na、(Na·Ca) ;礦化度2g/L;水溫相對穩定,屬于重度開(kāi)采區( P < 0. 4, P =可開(kāi)采量/開(kāi)采量) 。因此,在此區域開(kāi)發(fā)利用水資源,抽取水能否全部回灌,顯得尤為重要。
本課題選擇第一含水組(淺層地下水)作為熱泵空調系統熱交換循環(huán)的水源。
6、結語(yǔ)
一般情況下地井水源熱泵空調,取水井與回灌井數量應不小于1∶2,但是鉆井數量的增加,會(huì )使成本增加。根據天津地區單井涌水量以及理論計算和試驗結果表明,在天津地區農村住戶(hù),利用淺層水資源,并保證抽取的地下水能夠回灌到同一水層,避免地面沉降,采取一抽一灌的回灌方式是可行的。當回灌井(內)半徑為200mm時(shí),能滿(mǎn)足建筑使用面積不超過(guò)300m2 的空調需水量回灌的需要。異井循環(huán)系統循環(huán)水溫穩定,有利于系統運行性能。選擇匹配的潛水泵功率,會(huì )使系統節能效果更佳。
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