2023年水源热泵水源井论证报告.docx

水源热泵水源井论证报告 水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。应用水源热泵时，对水源系统的原那么要求是：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。具体说，水源的水量，应当充足够用，能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量缺乏，机组的制热量和制冷量将随之减少，达不到用户要求。水源的水温应适度，适合机组运行工况要求。例如，清华同方ghp型水源中央空调系统在制热运行工况时，水源水温应为12—22℃；在制冷运行工况时，水源水温应为18—30℃。水源的水质，应适宜于系统机组、管道和阀门的材质，不至于产生严重的腐蚀损坏。水源系统供水保证率要高，供水功能具有长期可靠性，能保证水源热泵中央空调系统长期和稳定运行。 一、水源 原那么上讲，但凡水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷复荷的需要，水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为水源热泵系统利用的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。 1.再生水源 是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源，有条件利用再生水源的用户，变废为利，可减少初投资，节约水资源。但对大多数用户来说，可供选择的是自然界中的水源。 2.自然界中的水源 自然界中的水分布于大气圈、地球外表和地壳岩石中，分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水均来自于大气降水。地表水中的海水约占自然界水总储量的96.5%。滨XX县区有条件利用海水，国外有应用海水作热泵水源的实例。我国一些沿XX县区利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年，国内有用海水作热泵水源的研究，但海水水源热泵技术的实用化尚待时日。陆地上的地表水，即江、河、湖、水库水比海水和地下水矿化度低，但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多，含砂量和浑浊度较高，须经必要处理方可作热泵水源。地下水是指埋藏和运移在地表以下含水层中的的水体。地下水分布广泛，水质比地表水好，水温随气候变化比地表水小，是水源中央空调可以利用的较为理想的水源。 3.水量与水源的选择 水量是影响水源热泵系统工作效果的关键因素，一项工程所需水量多少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，但水量略有缺乏，其缺口可采取一定辅助弥补措施解决。如水量缺口较大，不能满足负荷要求，就应考虑其他方案。就某项具体工程而言，应从实际情况出发，判断是否具备可利用的水源。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。当有不同水源可供选择时，应通过技术经济分析比较，择优确定。 二、水质 自然界中的水处于无休止循环运动中，不断与大气、土壤和岩石等环境介质接触、互相作用，使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用水源热泵时，除应关心水源水量外，还应关注水的温度、化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素。但是，目前对水源热泵所用水源的水质尚无有关规定，本文所提数据参考了冷却水水质标准和某些地下水回灌水质的有关规定。 1.温度 地表水水温随季节、纬度和高程不同而变化。长江以北和高原地区，冬季地表水结冰，无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于30℃，可用于制冷空调。地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带，变温带之下的一定深度为恒温带，地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同，水温范围2023—22℃。恒温带向下，地下水温随深度增加而升高，升高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。地壳平均地热增温率为2.5℃/20230m，大于这一数值为地热异常。富含地下水的地热异常区可形成地热田。据1997年统计数字，全国已发现地热点3200多处，开发利用130处地热田，年开采地热水3.45亿m3。目前，许多地热用户排放弃水温度较高（约40℃）。应用水源热泵可使弃水中的30℃温差得到再利用，大大提高地热能利用率。 2.含砂量与浑浊度 有些水源含有泥沙、有机物与胶体悬浮物，使水变得浑浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含砂量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源热泵系统的水源，含砂量应＜1/20万，浑浊度＜20毫克/升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，水源水中固体颗粒物的粒径应＜0.5毫米。 3.水的化学成分及其化学性质 自然界水中溶有不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等化学性质，对机组材质有一定影响。酸碱度水的ph值小于7时，呈酸性，反之呈碱性。水源热泵的水源ph值应为6.5-8.5。硬度水中ca2+、mg2+总量称为总硬度。硬度大，易生垢。水源热泵水源水中的cao含量应＜200mg/l。矿化度单位容积水中所含各种离子、分子、化合物的总量称为总矿化度，用于水源热泵系统的水源水矿化度应＜3g/l。腐蚀性水中cl-、游离co2等都具腐蚀性，溶解氧的存在加大了对金属管道的腐蚀破坏作用。应用水源热泵系统时，对腐蚀性、硬度高的水源，应在系统中加装抗腐蚀的不锈钢换热器或鈦板换热器。 三、取水构筑物 从水源地向水源热泵机房供水，需建取水构筑物。依据水源不同，取水构筑物可分为地表水取水构筑物和地下水取水构筑物两类。 1.地表水取水构筑物 按结构形式地表水取水构筑物可分为活动式和固定式两种。活动式地表水取水构筑物有浮船式和活动缆车式。较常用的是固定式地表水取水构筑物，其种类较多，但一般都包括进水口、导水管（或水平集水管）和集水井，地表水取水构筑物受水源流量、流速、水位影响较大，施工较复杂，要针对具体情况选择施工方案。 2.地下水取水构筑物 地下水取水构筑物有管井、大口井、结合井、辐射井和渗渠等类型，表1列出了地下水取水构筑物的型式及适用范围[1]。在实际工程中，应根据地下水埋深、含水层厚度、出水量大小、技术经济条件不同选取不同形式。 3.管井 地下水取水构筑物中最常见的型式是管井，一般由井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成。井孔用钻机钻成，井壁管安装在非含水层处，用以支撑井孔孔壁，防止坍塌，井管与孔口周围用粘土或水泥等不透水材料封闭，防止地面污水渗入；滤水管安装在含水层处，除有井壁管作用外其主要作用是滤水挡砂；井管最底部为沉砂管，用以沉积水中泥沙，延长管井使用寿命。 四、水源系统设计和施工中应注意的问题 1.供水水源的可行性研究 拟采用水源热泵系统时，应先调查工程场地的供水水源条件，向当地水管理部门咨询或请专业队伍进行必要的水文地质调查或水文地球物理勘查，了解是否有适合水源热泵利用的水源，通过可行性研究，确定利用地表水或是地下水的供水水源方案。 2.地表水源工程设计与施工 中选用地表水源时，设计取水量要考虑水温因素和需水量的保证率，取水构筑物标高与洪水季节水位的关系。施工应同时考虑供水管和排水管的布置。 3.管井工程设计和施工 拟选择地下水源和管井取水方案时，对规模较大的工程，应根据所需水量和地下水回灌需要，结合场地环境和水文地质条件，按一定采灌比确定抽水井和回灌井井数、合理布置井位和井间距。井深应大于变温带深度，以保证冬季水源水温度＞2023℃。为防止回灌井堵塞，确保水源系统长期稳定供水，抽水井和回灌井应互相切换使用，因此各个井的井深和井身结构应相近。井中滤水管和滤网应有一定强度，能承受抽灌往复水流的压力变换。 4.管井施工质量 必须十分重视管井质量问题。应找专业队伍施工，做好每一工艺环节，建成优质井，才能获得较大出水量和优质水。一口优质井可以使用二十多年。成井质量不好，不仅影响井的寿命，还影响到取水和回灌效果，最终影响水源热泵正常工作和制热或制冷效果。甲方应参与最后阶段的抽水试验工作，认定可信和准确的抽水试验结果数据。管井竣工后，应由甲方、施工单位和行政主管部门或监理会同到现场，按合同规定的水量、水温和水质进行工程质量验收。地下水取水构筑物的形式及适用范围形式尺寸深度（m）适用范围出水量（m3/d） 地下水类型地下水埋深含水层厚度水文地质特征 管井井径50—202300mm150—600mm井深20—202300m，常用300m以内潜水，承压水，裂隙水，溶洞水200m以内，常用在70m以内大于5m或有多层含水层适用于任何砂、卵石、砾石地层及构造裂隙、岩溶裂隙地带单井出水量500-6000m3/d，最大可达2-3万m3/d 大口井井径2—2023m，常用4—8m井深在20m以内，常用6—15m潜水，承压水一般在2023m以内一般为5-15m砂、卵石、砾石地层，渗透系数最好在20m/d以上单井出水量500-1万m3/d，最大为2-3万m3/d 辐射井集水井直径4—6m，辐射管直径50-300mm，常用75—150mm集水井井深3—12m潜水，承压水埋深12m以内，辐射管距降水层应大于1m一般大于2m补给良好的中粗砂、砾石层，但不可含有飘砾单井为5000—5万m3/d，最大为3.1万m3/d 渗渠直径为450—1500mm，常用为600—202300mm埋深2023m以内，常用4—6m潜水，河床渗透水一般埋深8m以内一般为4—6m补给良好的中粗砂、砾石、卵石层一般为2023—30m3/d.m，最大为50--20230m3/d.m 五、水质处理与节水技术 1.水处理技术 如果水源的水质不适宜水源热泵机组使用时，可以采取相应的技术措施进行水质处理，使其符合机组要求。在水源系统中经常采用的水处理技术有以下几种： 除砂器与沉淀池。当水源水中含砂量较高时，可在水源水管路系统中加装旋流除砂器，降低水中含砂量，防止机组和管阀遭受磨损和堵塞。国产旋流除砂器占地面积较小，有不同规格，可按标准处理流量选配除砂器型号和台数。如果工程场地面积较大，也可修建沉淀池除砂。沉淀池费用比除砂器低，但占地面积大。 净水过滤器。有些水源，浑浊度较大，用于回灌时容易造成管井滤水管和含水层堵塞，影响供水系统的稳定性和使用寿命。对浑浊度大的水源，可以安装净水器进行过滤。 电子水处理仪。在水源中央空调系统运行过程中，冷凝器中的循环水温度较高，特别是在冬季制热工况下，水温常常在50℃以上，水中的钙、镁离子容易析出结垢，影响换热效果。通常在冷凝器循环水管路中安装电子水处理仪，防止管路结垢。板式换热器有些水源矿化度较高，对金属的腐蚀性较强，如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命。如果通过水处理的方法减少矿化度，费用很大。通常采用加装板式换热器中间换热的方式，把水源水与机组隔离开，使机组彻底防止了水源水可能产生的腐蚀作用。当水源水的矿化度小于350mg/l时，水源系统可以不加换热器，采用直供连接。当水源水矿化度为350-500mg/l时，可以安装不锈钢板式换热器。当水源水矿化度＞500mg/l时，应安装抗腐蚀性强的钛合金板式换热器。也可安装容积式换热器，费用比板式换热器少，但占地面积大。 除铁设备。水源中央空调系统也可以用来供应生活热水。但有时水源水中含铁较多，虽然对制热没有影响，洗浴时对人体健康也不会造成损害，但溶于水中的铁容易生成氢氧化铁沉淀在卫生洁具上，形成有碍视觉感官的褐色污渍。当水中含铁量＞0.3mg/l时，应在水系统中安装除铁处理设备。 2.节水节电技术 水源热泵空调系统的水资源费和井泵运行费往往是工程系统运行费的最大开支，为合理有效利用水源，减少水源浪费和节约电费，在系统设计中应考虑采用节水和节电技术措施。