浅议水源热泵空调系统地下水资源评价
清河水库防汛调度综合楼建筑面积为5 400平方米,楼内的采暖和制冷设备选用了法国西亚特公司出品的水源热泵中央空调系统。该系统是利用地下浅层水资源,既可供热又可制冷的高效节能环保空调系统,是现代先进空调系统。根据调度综合楼建筑面积选用了LWP1800型号的水源热泵机组,机组要求地下水资源必须满足60立方米/小时的出水量;为此,在建设之前,对楼址区域的地下水资源进行了评价。
一、水源热泵工作原理
水源热泵技术的工作原理是:通过输入少量高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在夏季将建筑物中的热量“取”出来,释放到水体中去,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,以达到夏季给建筑物室内制冷的目的,此时地下水为“冷源”;而冬季,则是通过水源热泵机组,从水源中“提取”热能,送到建筑物中采暖,此时地下水为“热源”。
水源热泵中央空调系统主要分三部分:室外水源换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。三个系统之间靠水为换热介质进行热量的传递。
二、地下水资源评价
水源热泵理论上可以利用一切水资源,其实在实际工程中,不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。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。清河水库防汛调度综合楼水源热泵空调系统设计采用地下水。地下水的水量、水温和水质直接影响水源热泵制热(冷)效率的高低和使用寿命。为了能够满足空调系统的需要,必须要对地下水资源进行必要的评价。
1.地下水流向勘察分析。从设备角度考虑,为减少设备内沉积,延长设备使用寿命,供水井的位置应选在地下水的上游,因此首先要确定地下水的流向。请地质勘探部门,对楼址周边进行了地下水流向勘察,打勘察井三口,井深11~12米,井管长为12米,为三角形布置,井距分别为81.85米、71.80米、100.7米,勘察结果见表1。
根据勘察结果和计算结果分析,画出与地下水等水位线的垂直线,即为地下水流方向线,即该范围内的地下水流向为由东至西,符合要求。
2.地下水出水量与地质情况勘察分析。
(1)地下水出水量试验。
按照水源热泵的要求,在地下水的上游部位(楼北东南)选定井位,当井深达16.17米时到达岩石,井管直径0.4米,透水管段10米、引水管段5.17米、底管段1米。测得井水面到井口4.85米,水深11.32米。成井后进行抽水试验。首先,我们选用口径3�扬程20米,流量为60吨/小时的潜水泵进行抽水,当水泵运行60分钟后,井水位距井口13.8米,水深2.37米;水泵出水量不足,有呼大呼小的现象,因此确定水井出水量不能满足60吨/小时的要求。
采用两个同样2�口径、流量不详的潜水泵,分别安装计量表进行抽水试验,水泵运行1小时井水位稳定在距井口8.74米处(水深7.43m),计时时间为6月6日16点52分,计量表读数分别为629吨和322吨,6月7日6点13分,计量表读数分别为903.67吨和597.1吨,经过计算,水泵共运行13小时零5分钟,共抽水549.77吨,计算出水量为42.02吨/小时。
根据以上试验结果和水源热泵最大需水量要求(60吨/小时),需要相同的供水井两口方能满足需要。
(2)地质情况勘察分析。
由以上的实验结果,针对区域进行了地质情况勘察分析,为减少水井之间的干扰,尽量的拉大井位的距离,并对井位地质条件进行分析。井位地质组成见表2。
从表中试验结果得出本区域地质条件中的含水层在中部厚度为8.40~9.50米之间的圆砾层中。本区域内的地质情况基本相似,没有大的变化,各水井的出水量也基本相似。按水源热泵需水量要求,需要2口取水井,而且最少需要2口回水井。
三、水井抽水与回灌实验
根据以上分析,在预选的井位打好4口水井,并对水井的出水量和回灌情况进行试验。试验结果见表。
根据水井抽水和回灌实验结果,可以得出水井的出水量和回灌均满足要求
四、结论
根据上述试验、计算和分析,可以得出:清河水库防汛调度综合楼水源热泵空调系统地下水源的出水量、水温和水质均满足建设要求,可以使用。