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水源热泵空调系统水资源利用研究

   发布时间:2018-10-23   [点击量:57]  


[摘要]地下水水源热泵空调体系是以地下水作为热泵空调的热源,具有中央空调合理运用动力、工作成本低和安全、环保、节能、灵敏等长处。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源证明为例,经过对区域取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了剖析,提出切合实践的结论和主张,为水行政主管部门批阅取水答应供给技能支撑。

[关键词]地下水源;热泵体系;水资源研讨

跟着昌邑市经济社会的快速开展,人民生活水平的改进和城市化进程的加速,人们对保证供暖提出了更高的要求,对高品质、低能耗、环保型的供暖需求越来越高[1]。地下水源热泵是一种选用水中的热源,制取热水的高效节能空调设备。具有中央空调合理运用动力、工作成本低、安全、灵敏、便利、便于管理等长处,更重要的是地下水源热泵技能有环保、节能、节资的特点,在我国许多区域得到了广泛应用,取得了杰出的经济效益和社会效益。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源证明为例,在地下水源热泵取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了剖析,提出了切合实践的结论和主张,为水行政主管部门批阅取水答应供给技能支撑。

1工程概略

昌邑市东隅小区坐落奎聚路以东,新昌路以西,新式街以北,利民街以南,总建筑面积为145527m2。本项目拟选用地下水源热泵技能,经过抽取地下水运用水源热泵空调体系实现冬天供热。选用水源热泵SM-200LI型1台、SM-400LI型2台作为项目主机,机组规划满负荷工作时其最大循环水量为350m3/h,规划总热负荷为4500kw,年取用水量为50.4万m3,用水选用“抽灌别离”的办法,用潜水泵抽取第四系孔隙地下水作为体系供水水源见图1。取水井工程打6眼取水井、18眼回灌井并装备潜水泵及输水管道等,规划井深60m左右;单井涌水量在1500m3/d左右,部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃~18℃之间,供水水源为第四系孔隙水。

2水文地质特征

昌邑市在大地结构上属华北台地,处在鲁西拱起、沂沭断裂带、鲁东拱起三个次级结构的交汇处。本项目坐落潍河冲积平原区的富水地段,根据区内地质勘探材料,地层结构自上而下主要为粘土、亚粘土、细砂、中细砂、中粗砂、粗砂砾石层等。地势较平坦,地下水补给条件较好,含水层厚度较大,调蓄才能较强,单井涌水量在1500m3/d左右,部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃~18℃之间,水温改变较小。地下水各项目标到达国家地下水质量规范Ⅲ类水规范,水质杰出,且该地段地下水位埋藏较深,地下水回灌条件较好,是水源热泵空调体系供水理想的水源区域域。

3取用水合理性剖析

3.1取水合理性

此项目地下水源热泵空调体系用水选用“抽灌别离”的办法,体系经过抽水井抽取地下水,提取完水中的热能后,再运用邻近的回灌井等量回灌到地下含水层中,体系在用水进程中全关闭、全回灌,根本不用耗水量,也不会添加用水量目标。建成工作后不会添加昌邑市的实践用水量目标,全市用水总量和地下水挖掘量仍在区域用水总量操控目标和地下水分类操控目标范围内;不发生污水,对区域水环境和水功能区影响较小。取水契合《山东省用水总量操控管理办法》和昌邑市城市开展总体规划要求。该项目建造弥补了昌邑城区热力管网供热才能的缺乏,处理了小区集中供热的问题。根据供热负荷和体系主机的功能断定需水量,并结合区域水文地质条件断定抽水井数量,取水计划是合理的。

3.2用水合理性

潍坊区域冬天供暖期为11月15日至翌年3月15日,期间最冷时段(1~2月)为冬天空调运用的顶峰负荷日,大约30d,其他90d较为温暖,项目每天用水量为机组工作循环水量。根据《昌邑市东隅小区水源热泵空调体系工程项目规划计划》,东隅小区水源热泵空调体系冬天供热,规划总热负荷为4500kw,规划最大循环水量为350m3/h,规划机组均匀每天工作时刻为12h。依照潍坊区域气候改变状况,供暖时刻为每年的11月15日至翌年的3月15日,合计120天,其中30d为冬天空调运用的顶峰负荷日,90d较为温暖,每天均匀工作12h,全年需水量4200m3×120d=50.4万m3,规划年总需水量根本合理。

4取水水源剖析

4.1地下水储存量核算

根据抽水实验材料剖析,并参照《潍坊市水资源归纳查询与点评》效果,本区地下水总补给量小于总排泄量,地下水处于超采状况,此状况下含水层的调蓄才能就成为水源地能否正常连续挖掘的要害,而含水层的调蓄才能则取决于地下水储存量的巨细[2]。地下水储存量的核算公式为:V=100μFM(1)式中:V为地下水储存量(万m3);μ为潜水含水层给水度;F为含水层散布面积(km2);M为含水层砂层均匀厚度(m)含水层给水度μ:选用《潍坊市水资源归纳查询与点评》效果,断定为0.17[3]。核算区面积F为22.1km2。根据地质勘探材料和已有的研讨效果归纳剖析,断定证明区内含水层均匀厚度为17.4m。经核算,地下水储存量为6537.2万m3,可满意空调体系用水。

4.2水源水温剖析

根据历年地下水温监测材料,地下水年内最高水温为18℃,最低水温为15℃,均匀水温为16.5℃,水温相对安稳,契合该项目空调体系要求。

4.3水源水质剖析

根据项目热源井地下水质监测材料和《地下水质量规范》(GB/T14848—93)[4],本区地下水的水化学类型主要为HCO3-Ca—Mg—Na型水。总硬度598mg/L(以CaCO3计),pH值7.54。地下水无色无味,物理性状杰出,总硬度、氯化物、锰及硝酸盐氮超支,经单项组分点评为Ⅴ类水,F值为7.13,归纳点评为水质较差,不适合做饮用水源,但水质契合水源热泵空调体系的要求见表1。

5退水对水资源的影响及维护办法

5.1退水对水资源的影响

本项目水源热泵空调体系用水选用“抽灌”关闭循环用水体系,体系关闭式循环,自成体系,经过抽水井抽取地下水,体系提取完水中的热能后,退水经过回灌井再回灌到地下含水层中,用水工艺为抽灌平衡,根本不用耗水资源量,不会对区域地下水资源发生影响[5]。水源热泵空调体系在工作进程中水是在关闭的循环体系中进行能量交流,不与外界触摸,水不易受到污染,仅仅水温有必定改变,退水对区域生态环境根本没有影响。

5.2水资源维护办法

水源热泵空调体系用水选用“抽灌别离”循环用水,整个体系不用耗地下水资源,因而,水资源维护要点应该为保证项目退水100%彻底回灌和水质维护。针对项目用水进程,为维护地下水资源,提出如下工程维护办法和非工程维护办法。5.2.1工程办法1)在抽水井中设备变频设备,严厉操控抽水井的出水量。2)拟定具体的水井工作管理程序,包括工作时数,单井挖掘量和回灌量统计、水井工作维护办法和计划等。3)设备水表,严厉记载抽、灌水量,保证回灌水量到达100%回灌。4)根据以往的水质监测材料,回灌井周围的温度场改变对水质没有显着的改变。但由于水质改变是慢长进程,因而,主张体系建成后仍需求树立长时间的水质、水温监测。5.2.2非工程办法1)成井深度要严厉操控在60m以内,遇60m左右粘土隔水层即可中止,避免穿透咸水层污染浅层淡水,以维护昌邑市自来水公司水源地安全。2)洗井应选用拉活塞、空压机等物理办法,禁止用含有污染元素的化学洗井。3)严厉操控抽水井和回灌井的成井工艺,特别操控止水层的位置和厚度,严厉操控滤水管和滤料的运用,保证成井质量。4)水源井井口要关闭,井周围禁止有污水管道和明渠经过以防地下水体污染。5)严厉操控回灌水的温度,冬天大于7℃,避免大温差回灌对地下水水质形成影响。6)以水源井为中心设置维护区,井口周围设置围档,禁止闲杂人员随意进入。

6结语

(1)根据供热负荷和空调体系主机功能断定用水量,并结合区域水文地质条件断定打水井24眼,有6眼抽水井和18眼回灌井,选用竖井式天然回灌,选用1抽3回灌的布井计划,大于实验1抽2回灌的实验成果,根据实验成果和实践工作成果,退水计划可行。规划最大循环水量为350m3/h,年取用水量为50.4万m3。(2)加强回灌水水质监测,监测项目工作期间,区内地下水水质改变状况。每个供暖期完毕后,对抽水井进行捞砂洗井,对回灌井进行回扬、拉活塞和捞砂等洗井。为了避免单向阻塞,主张抽水井和回灌井定时交流运用,并对抽水井中的含砂量进行沉砂过滤处理后再回灌。


参考文献

[1]赵旭升.地下水资源的保护[J].青海师专学报.2001(6):98-100.

[2]江剑,董殿伟.水源热泵项目取用地下水水资源论证技术要点分析[J].水资源论证专刊.2013(3).50-52.

[3]潍坊市水资源综合调查与评价[M].潍坊市水利局.2004.

[4]GB/T19923-2005.城市污水再生利用工业用水水质标准.2005.

[5]曹永凯,曹世掀.等.山东地下水资源开发与保护综合研究[J].中国地质灾害与防治学报.2002(4):39-43.08第40卷第5期地下水2018年9月

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