水源系统的技术要求.doc

2.3 水源系统的技术要求2.3.1对地质水源的要求水源系统的水量、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，对水源系统的原则要求是：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。凡是满足上述四点的任何水源都可以作为水源热泵系统利用的水源，既可以是再生水，也可以是自然水源。（1）再生水源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、油田废水和电厂冷却水等。（2）自然水源分布于地球表面和地壳岩石中自然水源分别称之为地表水和地下水，沿海城市还可利用海水。埋藏和运移在地表以下含水层中的地下水，分布广泛，水质较好，水温适宜且全年温度变化较小是较为理想的水源。地表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，需经必要处理方可利用。（3）水质目前尚无有关水源热泵水质规定，设计中主要参考冷却水水质标准和地下水回灌水质标准的有关规定，包括浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等。1）温度地表水的水温随季节、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。地下水随自然地理环境、地质条件变化，不同纬度地区的恒温带深度不同，温度范围在1022；恒温带以下，温度随深度增加，不同地域和岩性的增温率不同。地壳平均增温率为2.5/100m。2）含砂量与浑浊度含砂量高对机组和管阀会造成磨损或损坏，回灌时会造成含水层堵塞。含砂量应1/20万，浑浊度20mg/l。若采用板式换热器，水中固体颗粒物的粒径应0.5mm。3）化学成分及其化学性质酸碱度：pH值应为6.58.5。硬度： Ca2+、Mg2+总量称为总硬度。硬度大，易生垢，水中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，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。对腐蚀性、硬度高的水源，可采用抗腐蚀的不锈钢换热器。2.3.2对水井的要求从水源地向水源热泵机房供水的取水设施称为取水构筑物，分为地表水取水构筑物和地下水取水构筑物两类，以下主要讨论地下水取水构筑物。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2-1列出了地下水取水构筑物的型式及适用范围。实际工程应根据地下水埋深、含水层厚度、出水量大小等因素选取不同形式。表2-1 地下水取水构筑物形式尺寸深度类型埋深含水层厚度水文地质出水量管井501000mm，150600mm201000m，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5006000m3/d，最大23万m3/d大口井210m，48m20m以内，常用615m潜水，承压水一般在10m以内一般为515m砂、卵石、砾石地层，渗透系数最好在20m/d以上5001万m3/d，最大23万m3/d辐射井集水井46m，辐射管50300mm，常用75150mm集水井井深312m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50005万m3/d，最大3.1万m3/d渗渠直径为4501500mm，常用601000mm埋深10m以内，常用46m潜水，河床渗透水一般埋深8m以内一般为46m补给良好的中粗砂、砾石、卵石层1030m3/d，最大50100m3/d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。（1）井壁管采用抗压、抗剪，防腐、防渗和无毒的管材。一般选用铸铁管或钢管，一般井深大于100m时常用钢管，并采用石油套管。选用井壁管口径的大小要根据含水层富水性、透水性及抽水设备等因素决定。当安装抽水设备时，井径应比泵管外径大50100mm。（2）滤水管选用缠梯形铜丝的不锈钢滤水管，滤水管的缠丝间隙，按含水层颗粒级配确定，滤水管长度和设置部位按含水层的岩性、厚度和地层剖面结构而定。采用双层缠丝过滤器笼状滤水管结构能增加出水量，延长井的使用年限，对压力回灌尤为适用。（3）沉砂管用于进入井内的细颗粒的沉淀，防止滤水管淤塞，沉砂管材料同井壁管，其长度视含水层岩性和井的深度而定，一般为210m，井深1630m，沉砂管长度不小于3m；井深3190m，沉砂管长度不小于5m；井深大于90m，沉砂管长度不小于10m；沉砂管底部应设置在含水层底板处，以防管井下沉。（4）填料层对储能井的采灌水量和使用寿命有较大影响。增加填料层高度和厚度，不仅有助于减少水力坡度、避免产生紊流，而且可防止采灌水过程中因填砾层压密下沉而产生跑砂现象。为此，管井可采用鼓形和补砂管结构。选择地下水源和管井取水方案时，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；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结构应相近；井中滤水管和滤网应有一定强度以承受抽灌往复水流的压力变换。2.3.3对设备的要求当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，常用的水处理技术有：（1） 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。若场地面积足够大，也可修建沉淀池除砂，沉淀池费用低，但占地面积大。（2）净水过滤器水源浑浊度较大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。（3）电子水处理仪电子水处理仪用于热源水侧，冬季制热工况下冷凝器中循环水温度较高，温度常在45以上，水中的钙、镁离子容易析出结垢，影响换热效果。（4）板式换热器对于矿化度较高的水源，通过水处理减少矿化度的方法费用很大，通常采用加装板式换热器中间换热的方式，使机组彻底避免了水源水的腐蚀作用。当水源水的矿化度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350500mg/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。（5）除铁设备 当水源热泵同时供应生活热水时，若水中含铁量0.3mg/，应在系统中安装除铁设备。2.3.4对井水回灌的要求（1）回灌的目的通过地下水人工补给，可以补充地下水源，维持储量平衡，保持含水层水头压力，防止地面沉降。为保护地下水资源，确保水源热泵系统长期可靠地运行，水源热泵系统工程中一般应采取回灌措施。（2）回灌水的水质目前尚无回灌水水质的国家标准，各地区和各部门制定的标准不尽相同。地下水回灌后应不会引起区域性地下水的水质变坏和受到污染，并应注意防止交叉污染；回灌水源中不含有能使井管和滤水管腐蚀的特殊离子或气体。含铁量较高的地下水回灌，在回灌前应经过除铁处理，通过大气喷淋或锰砂过滤池处理，既可降低铁的含量，又能减少混浊度。（3）回灌类型根据工程场地的实际情况，可采用地面渗入补给，诱导补给和注入补给。注入式回灌一般利用管井进行，常采用无压（自流）、负压（真空）和加压（正压）回灌等方法。无压自流回灌适于含水层渗透性好，井中有回灌水位和静止水位差；真空负压回灌适于地下水位埋藏深（静水位埋深在10米以下），含水层渗透性好；加压回灌适用于地下水位高，透水性差的地层。（4）回灌量回灌量大小与水文地质条件、成井工艺、回灌方法等因素有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素。在基岩裂隙含水层和岩溶含水层中回灌，在一个回灌周期内，回灌水位和单位回灌量变化都不大；在砾卵石含水层中，单位回灌量一般为出水量的80%以上；在粗砂含水层中，回灌量是出水量的5070%；细砂含水层中，单位回灌量是单位出水量的3050%。采灌比是确定抽灌井数的主要依据。（5）回扬为预防和处理管井堵塞主要采用回扬的方法，所谓