CN101818957A - 利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，对蓄热区地下含水层设施有效隔离和保温，提高利用地下含水层蓄热供热或者蓄冷供冷的保温性能，减少热能或冷能的损失，蓄热区地下水位可以不受周边地下水位的升降影响。

Description

利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统
一、技术领域
本发明属于在物质中累积热量的供热系统和建筑技术。
二技术背景
利用地下含水层蓄热或蓄冷是人们探索蓄热或蓄冷的一种途径，《新能源》2000年第22卷第12期作者：高继慧，横山孝男，期刊QCode：xny200012037《利用地下蓄水层蓄热的清洁能源技术》一文就是其中一例，但是这些探索研究没有进入大规模的应用实施，原因在于地下水并非一个理想隔绝的池水，地下水的流动和热交换降低了所存热或冷的保温性能，而现有研究没有对蓄热区的地下水与蓄热区外地下水隔离深入研究，以至于利用地下含水层蓄热或蓄冷没有大规模推广实施。
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免蓄热区1的地下水与蓄热区外8的地下水的对流和热交换；蓄热区地下水的水位不随周围地下水位的升降而升降；提高蓄热区地下水位，增大不含水的沙砾层的蓄热利用率。
本发明采用的技术方案是：
在蓄热区1的四周建设地下连续墙，阻止蓄热区1的地下水从四周与蓄热区外8的地下水对流和热交换。或者打筑底井2，然后向筑底井2中注入堵漏剂，使得渗透的堵漏剂与上石形成圆柱形的混凝体10，筑底井2数量和密度取决于堵漏浆的扩散距离，使得从相邻的筑底井2扩散的混凝体10相互重叠形成四周密闭的堵漏坝，阻止蓄热区1内的地下水从四周与区域外的地下水对流和热交换。地下连续墙或筑底井2的深度取决于岩层的深度和蓄热区1的设计深度。如果蓄热区1底部渗漏，与蓄热区外8的地下水相连通，则蓄热区1只能做蓄热供热用途。若蓄冷供冷或要提高蓄热区地下水位，则需要在底部渗漏的蓄热区1构筑防渗隔离底6。防渗隔离底6的构筑方式是在蓄热区1内打筑底井2，向筑底井2底注入堵漏浆，形成圆柱形的底部混凝体，相邻的圆柱形底部混凝体相互重叠，使得底部混凝体遍布蓄热区1底部，形成防渗隔离底6阻止蓄热区1的地下水向下渗漏，使得隔离带3和防渗隔离底6构成相对封闭的蓄热区1，蓄热区1内的地下水与区域外的地下水相互隔绝，可以长期保持蓄热区1的地下水位可以比蓄热区外8的地下水位高。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
本发明的有益效果是
用防渗隔离带3阻止蓄热区地下水从四周向蓄热区外8渗漏、对流和热交换，用底部岩层或防渗隔离底6阻止蓄热区地下水从底部向蓄热区外8渗漏、对流和热交换。四周和底部密闭的蓄热区1可以注入地下水提高蓄热区1的地下水位，扩大蓄热区1的蓄热能力。水处理系统7可以减缓循环水中的杂质阻塞含水层缝隙。
四、附图说明
图1为蓄热区俯视示意图
图2为蓄热区剖面示意图
附图标记对应的部件名称表
编号名称            编号名称             编号名称
1渗浆井             5蓄热区含水层        9蓄热区外含水层
2筑底井             6防渗隔离底          10混凝体
3隔离带             7水处理系统
4蓄热区             8蓄热区外
五、具体实施方式
实施例1
未来夏季供冷和冬季供热用途，需建设两个利用地下含水层蓄热或蓄冷的蓄热区1，通过打第一口探测井，得知蓄热区1岩层深度为100米，注入水泥浆，在其旁边打井探测得知蓄热区1水泥浆渗透形成的柱形混凝土直径达到3米，设计蓄热区1为300米×300米见方，深度100米的区域。在边长300米的正方形上每隔3米打渗浆井1，每口渗浆井1都打到岩层，向打好渗浆井1中高压注入水泥浆。施工完成后隔离带3水泥浆凝固，隔离带3原有的地下土石间的缝隙被水泥挤占。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8旁边区域的地下水位，且长期保持不变，则表明打井渗透水泥浆已经形成了密闭的堵漏坝，岩层具备隔水性能，此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已打井灌浆边线外40米的边长380米的正方形边线上再每隔3米打井灌浆，形成第二个堵漏坝，在两堵堵漏坝之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入水泥浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。在蓄热区1内打多个抽水井和注水井，利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷，也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热供热但不能用于蓄冷供冷。若一定要将其用于蓄冷供冷，则将蓄热区1地面设置点阵，点的间距为水泥浆的渗透深度，每个点打一口筑底井2，向筑底井2底部高压灌注水泥浆，蓄热区1底部原有的地下土石间的缝隙被水泥挤占。向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持不变，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层，抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源。抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的水结果水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。
实施例2
为了夏季供冷和冬季供热用途，需建设两个利用地下含水层蓄热或蓄冷的蓄热区1，通过打第一口探测井，得知蓄热区1岩层深度为100米，注入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，在其旁边打井探测得知，蓄热区1N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆渗透形成的柱形混凝土直径达到3米，设计蓄热区1为300米×300米见方，深度100米的区域。在边长300米的正方形上每隔3米打渗浆井1，每口渗浆井1都打到岩层，向打好渗浆井1中高压注入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆。施工完成后隔离带3N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆凝固，隔离带3原有的地下土石间的缝隙被N-N”-亚甲基双丙烯酰胺挤占。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8旁边区域的地下水位，且长期保持不变，则表明打井渗透N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆已经形成了密闭的堵漏坝，岩层具备隔水性能，此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已打井灌浆边线外40米的边长380米的正方形边线上再每隔3米打井灌浆，形成第二个堵漏坝，在两层堵漏坝之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。在蓄热区1内打多个抽水井和注水井，利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷，也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热但不能用于蓄冷供冷，只能用于蓄热供热。若一定要将其用于蓄冷供冷，则将蓄热区1地面设置点阵，点的间距以N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆的渗透深度，每个点打一口筑底井2，向筑底井2底部高压灌注N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，蓄热区1底部原有的地下上石间的缝隙被N-N”-亚甲基双丙烯酰胺挤占。向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持不变，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层、抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源，抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的回水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。
实施例3
在蓄热区1四周开挖灌浆槽，挖掘深度达到岩石。在开挖号的灌浆槽的底部和两端放置有孔的管子，向灌浆槽内灌注防渗混凝土，在蓄热区1四周形成地下连续防渗墙浇注完成后向有孔的管子高压灌注水泥浆。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8的地下水位，且长期保持不变，则表明此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已构筑的地下连续墙外40米的边长再构筑第二堵地下连续墙，在两堵地下连续墙之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入水泥浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。则利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷。也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热但不能用于蓄冷供冷，只能用于蓄热供热。若一定要将其用于蓄冷供冷，若筑底井2的水泥浆渗透深度为4米，则将蓄热区1地面设置为相隔4米的点阵，每个点有一口渗浆井1，在井底高压注入水泥浆，水泥浆在井底扩散。完成后向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持一个月以上，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。可用于蓄冷供冷。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源，抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。

Claims (10)

1.利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，将来自热源或冷源的热水或冷水注入蓄热区含水层(5)，抽取蓄热区的地下水返回热源或冷源，抽取蓄热区高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的水注入蓄热区地下含水层，其特征在于蓄热区(4)地下水与蓄热区外(8)的地下水相互隔离。
2.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于注入地下的水先经过水处理系统(7)去除杂质。
3.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于蓄热区四周设置隔离带(3)。
4.按照权利要求1或2所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于隔离带(3)原有的地下土石间的间隙被堵漏剂挤占。
5.按照权利要求4所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于隔离带至少有一堵地下连续墙阻止蓄热区地下水从四周向外渗漏。
6.按照权利要求4所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于隔离带地下连续墙浇筑前在其底部和两端设置相互连通的有孔的管，连续墙浇注后向有孔的管中高压灌注堵漏剂。
7.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于蓄热区的底层设有防渗隔离底(6)。
8.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于防渗隔离底(5)原有地下上石间隙被堵漏剂挤占。
9.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统的防渗隔离底的构筑方式，在蓄热区(4)内打筑底井(2)，筑底井(2)的深度为隔离带的高度，其特征在于向筑底井(2)底部高压灌注堵漏剂，防渗隔离底(5)构筑完成后筑底井(2)可用于抽取地下水供热或供冷、向地下灌注回水之用。
10.按照权利要求1所述的利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统，其特征在于蓄热区地下水水位高于蓄热区外地下水水位。
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