水源熱泵常見的取能方式

經過十多年的推廣、應用和發展，水/地源熱泵技術在我國許多地區和建筑領域積累了豐富的經驗，并得到了越來越廣泛的應用。該技術的關鍵環節在于科學的能源提取方法。如果能源提取系統設計合理，施工正確，整個項目可以說是成功的一半以上。目前，水/地源熱泵技術的能源主要有四種方式：井水水源、地表水源、廢熱水源和土壤埋管。井水水源常用于深度超過300米的淺表井水；地表水源包括河流、河流、湖泊和海洋水源；廢熱水源包括污水、中水、工業廢水和地熱尾水；土壤埋管是指深度超過200米的垂直埋管交換器。能源提取的方法有很多。正確的能源提取方法應該是廣泛思考。不拘一格，因地制宜。因地制宜，科學合理。以下是水/地源熱泵技術的大量應用實踐簡要介紹：
一
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井水水源方式。
1.基本介紹。
地球表面的淺層地下水溫度全年保持基本恒定，不受外部環境的干擾。夏季溫度低于環境溫度，冬季溫度高于環境溫度，非常適合水源熱泵從中提取冷或熱量供人們使用。特別是，這部分地下水溫度被提取回地下，可以迅速從地下環境中恢復溫度，并不斷輸出地下取之不盡的低能量。
水井取能的方法是用潛水泵將淺層地下水從出水井中抽出，通過管道輸送到主機站，通過水源熱泵換熱器取能，滿足主機的正常運行，然后通過管道輸送到回水井，回到地下。
在水源熱泵項目的早期階段，我們應該了解建筑物周圍是否有空閑空間進行鉆井；了解當地政府是否允許挖掘水源熱泵井，有哪些規定和程序；通過水利部門和地質勘探部門了解地下水狀況、井工藝要求、鉆井成本、水質、水量、水溫等詳細信息。
空調井一般采用鉆機施工，根據不同的地層結構選擇旋轉鉆或沖擊鉆。井開口直徑一般在600mm左右；井管常采用鋼管。球墨鑄鐵管。高壓水泥管等，直徑一般在300mm左右；井管與泥孔壁之間填充過濾材料，過濾材料一般采用直徑2mm至20mm的優質石英砂等材料，上部填充粘土球（基巖地質結構一般只有骨架管，無井管）。井口制作閥門井池，安裝閥門、管道等設施，在井上方地面安裝鑄鐵井蓋，不影響地面景觀和使用。
2.技術要點。
A.采用這種方法，根據項目所在地水文地質的實際情況確定合適的井深，挖掘試驗井，然后根據試驗井的單井出水量確定出水井的總需水量。為保證井水的回收效果，根據試驗井的含水層，應配置適當數量的回水井，輔以異層灌溉。加壓回灌。真空回灌。單井回灌等措施，確保井水長期可靠回灌。
B.根據當地地層結構和地下水的流動特點，合理選擇井間距。如果間距過近，可能會對地下水串或溫度場產生相互影響，使出水溫度無法恢復，無法長期滿足系統運行；如果間距過遠，可能會導致場地不足或回灌速度過慢。具體設計也應根據試驗井的含水層確定。
C.嚴格把握井的施工質量，不得等同于一般灌溉井的施工。井施工工藝必須保證出水量。回灌量符合工程設計要求，砂含量小于10萬分之一。
D.井水管網采用雙管制，便于水井功能更換、自動洗井等。
E.如果當地地下水具有較強的酸堿腐蝕性，則應增加換熱裝置，地下水不直接進入主機和機房管道，或使用或使用海水機組。
二
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地表水式為地表水源。
(一)海水取能方式。
1.基本介紹。
這種取能方式特別適用于濱海城市、旅游景點、濱海酒店、島嶼邊防站等項目。海水取能原理與井水取能原理相同，但這里用海水代替井水。這樣需要直接抽取海水，用海水水源熱泵機組換熱。
2.技術要點。
A.海水具有化學腐蝕性和生物腐蝕性。海水的提取和運輸應采用防腐水泵。管道（一般可采用合適的塑料管）。
B.海水處理充分。不僅要除砂，還要防垢。生物滅殺等。
C.根據現場情況合理設計取水安裝方案。便于安裝和維護，確保取水口的海水深度，考慮海浪的影響和潮位的變化。
D.掌握冬夏溫度變化的準確數據，計算正確的海水需求量。
E.中國海岸線長，不同地區的水溫不同。岸邊條件差異較大，需要個別特殊設計。根據冬季和夏季海水的實際溫度，充分考慮主機的相應工況性能，正確選擇機組設備。
(二)江河湖水取能方式。
1.基本介紹。
江河湖水取能原理與井水取能原理相同，但這里用江河湖水代替井水。這法需要直接提取河流和湖泊。取水方案稱為取水工程，分為岸邊取水和湖（河）床取水；普通水源熱泵機組可用于換熱。
2.技術要點。
取能方法的技術要點是取水工藝。必須保證所取水源：
A.根據不同水層的水溫和不同季節當地江河湖水的變化程度，取適當深度水層的水源。
B.取水口應保證水質清潔，并安裝過濾裝置。
C.充分考慮枯水、豐水季節水位變化、風浪和航道的影響。
D.確保安裝可靠，維護方便。
由于堤岸附近的水下地形一般相對溫和，為了達到一定的深度，往往需要設置遠離岸邊的取水口，需要配套的取水工程施工。主要的兩種方法如下：
【岸邊取水】
1)在岸邊適當的位置鉆井，使水滲入井中，然后下潛水泵取水。
2)將水泵房建在岸邊，水通過過濾格柵進入泵房水池，然后由水泵抽取。
3)從岸邊到堤岸建造水泥棧橋，在棧橋端部設置平臺，安裝潛水泵，伸入河流和湖泊進行適當的深度取水。
【岸底取水】
1)大口徑深井(30-50米)應位于岸邊適當的位置。如果水不能通過滲透進入井內，可以在井底水平開挖導流洞，將足夠流量的水引入井內，然后用潛水泵取出。
2)在保證湖(河)水深的水面上設置浮箱，內置水泵，將吸水管伸入一定深度的湖(河)取水。
3)將潛水泵放入適當的取水籠中，直接沉入適當深度的水底，通過高強度塑料管道將湖底（河流）運至岸上（詳見取水工程）
河流、河流、湖泊的取水方式需要根據項目現場的具體情況精心設計。夏季冷卻水溫低于30℃的水源非常經濟。如果可以選擇較低水溫（7-12℃）的深度取水，則無需啟動水源熱泵主機，直接冷卻，可以節省大量的運行成本。中國南部，冬季不結冰。如果水源有一定的深度保證，冬季水溫可以繼續保證在4℃以上，也適合提取能源加熱熱水。
三
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埋管取能方式。
1.基本介紹。
埋管的能方式是利用埋在地下的閉式循環水管道系統與地層巖土進行換熱。換熱后的循環水將能量傳遞給水源熱泵主機，實現能源供應。該系統通常稱為閉式地源熱泵系統或地耦合地源熱泵系統；埋在地下的封閉循環管道稱為地熱換熱器。它有兩種形式：水平埋管和垂直埋管。水平埋管是在地面上挖出1-2米深的溝，每個溝埋2.4或6根塑料管，形成封閉的網絡系統；垂直埋管是在地層鉆孔直徑0.1-0.15米，鉆孔深度30-150米，每個孔設置一組或兩組U型塑料管，用灌漿材料填充，然后連接成封閉的網絡系統。
2.技術要點。
A.科學合理地計算建筑所需的能量，減少剩余量，避免地埋管施工量過大。
B.充分了解當地地層。如果條件允許，測量地層巖土的傳熱系數和熱擴散系數，科學計算或估計所需地熱換熱器的管長。
C.根據當地凍土層當地凍土層厚度保證合理的埋管深度，以免受地面溫度的影響；垂直埋管時，每孔間距應大于3-4米，水平連接總管的埋深也應保證。