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地下水回灌难题成为地源热泵技术克星

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发表于 2018-9-2 12:52:58 |显示全部楼层
  慧聪空调制冷网地下水蕴含有丰富的地热能资源,地下水源热泵是开发利用浅层地热能最经济的一种工程措施,凡在地下水源热泵适宜的地区利用地下水换热方式无疑应是首选方案。地下水同时又是一种可再生能力有限的自然资源,在取用了它的热能之后必须通过回灌再把它送回地下,与地温进行热交换后再次抽出来取用其热能,循环往复,地下水就成了一种利用浅层地热能的取之不尽用之不竭的良好媒介。
  然而地下水取水容易回灌难已成为各地利用地下水源热泵最大的制约瓶颈,困扰着浅层地热能的开发利用。为解决这一世界性难题,潍坊市星河地下水热资源研究所与国内知名的热泵企业——山东科灵空调设备有限公司紧密合作,大力攻关,针对全国各种不同的地质条件进行试验研究,历经五年的时间,终于破解了地下水回灌的难题。2011年4月25日,国家住建部组成专家组对该成果进行了鉴定,一致认为该研究成果“内容丰富,资料详实,技术水平达国内领先水平,在地下水回灌、双极双表法测井技术等方面达国际先进水平。”现已在全国各地三十多处地下水源热泵工程中运用该技术,全部做到了全回灌。
  一是固相堵塞的防治及物探技术。该成果破解了固相堵塞的成因,研究了泥砂防御屏障的机理,发明了双极双表电法测井技术,做到了每井必测,对各层含水层的岩性及深度都能准确测出。针对有可能在井中发生渗透破坏的特殊地层(流土性土、管涌性土、接触冲刷地层等)采取相应的处理措施。
  二是化学堵塞的防治技术。化学堵塞主要是铁、锰、钙、镁造成的堵塞。其中铁、锰物质可以造成快速堵塞。铁、锰在地下水中处于还原环境,无色透明,在每个地方每一眼井中含量各不相同。首先要快速判别其是否超标,如果证实铁、锰超标,一定要在供回水管路及热源井设计中使水与空气隔绝,防止氧化。
  三是气相堵塞的防治技术。在回灌水中有大量的细小的气泡,极易造成砂类土孔隙的堵塞。我们采取了一套少产气、多排气、易透气、减流速、巧回扬的防治措施,效果很好。
  四是热源井过滤器设计技术。为减小铁质堵塞,我们首选非金属井管,并设计出了符合规范要求的垫筋、包网、填砾过滤器。为减小滤网堵塞,延长井的寿命,滤网必须要与砂层粗细相匹配,能粗则粗。为此,我们开发出了专门用于包网、填砾过滤器的设计软件,只要输入砂层的颗分特征值,选用何种填砾、何种滤网网目才能达到既能防砂增水又能延长井的使用寿命的最佳效果,可以立即计算出来。
  五是单井适宜取水量与回灌量的测试计算技术。首先我们推导出了根据一次降深的抽水试验及含水层深度计算Q—S关系的公式。然后对每眼井都结合洗井进行简易抽试,绘出该井的Q—S关系曲线,便可从曲线上查出适宜降深的井的出水量。根据不同砂层的等压回灌率也可很容易地计算出适宜升幅的井的可回灌量,进而计算出合理的抽回井数比。
  六是井的合理布局与优化配置。井的布局可按单排式、双排式、组团式。如何布局最合理,要综合考虑与运行工况(单供热或冷热双供)相适应、井间干扰不严重、不发生冷量积累及热短路三个方面,做到水量、水温、投资三者兼顾。
  <A  上述工作做好了,哪些井适宜作取水井,哪些井适宜作回灌井,井的最佳配置方案也就出来了。
  七是施工技术。热源井不同于农业井,要求成井工艺更好,施工质量更高。为此,我们组建了一支专门建造热源井的钻井队伍,做到统一培训,统一调度,统一技术标准,统一热源井测试项目,统一进行可行性评价,保证打一眼成一眼,干一处成一处,切实经得起时间的检验。
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