CN102661636A

CN102661636A - 异井回灌抽灌井群歇井控制方法

Info

Publication number: CN102661636A
Application number: CN2012101693770A
Authority: CN
Inventors: 周学志; 高青; 江彦
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统和基于该系统的高效控制方法。系统包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、过滤器、抽水井流量计、第一电磁阀、第二电磁阀、集水器、抽水干管、抽水泵、换热器、回灌干管、回灌水泵、分水器、第三电磁阀、第四电磁阀、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、回灌井流量计、目标含水层、控制器。本发明利用抽灌井群动态歇井控制方法，形成区域井群轮换停歇，最大限度的避免了热贯通现象发生，提高了地能利用和热泵机组工作效率，延长了系统使用寿命。

Description

异井回灌抽灌井群歇井控制方法

技术领域

本发明涉及地源热泵系统技术领域，具体涉及异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统。

背景技术

地下水源热泵利用全年较为稳定的地下水资源，有较高的运行性能系数，并且可以进行地下含水层采能和地下蓄能，是应用方便的清洁可再生能源之一。

在地下水源热泵群井抽灌过程中，最直接的影响就是局部含水层中温度场的变化，由于回灌水与原始含水层的温度存在差异，在导热和对流等作用下，导致抽水井出水温度有不同程度的升高或降低，产生“热贯通”现象。若抽灌井群间发生热贯通影响，将直接导致地能利用效能下降和工程寿命缩减。

从现有的地下水源系统开发模式可发现，热贯通问题是该技术得以推广的瓶颈之一，一方面，需要对各模式的高效、长期运行进行进一步的研究改进；另一方面，函需对地下换热系统抽水和回灌模式进行进一步研究，探讨长期、高效、稳定运行的新模式。

发明内容

本发明的目的是提供异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统和基于该系统的高效控制方法。利用抽灌井群动态歇井控制方法，形成区域井群轮换停歇，从而避免热贯通发生，提高地能利用效率，延长系统使用寿命。

实现上述目的的技术方案是：异井回灌抽灌并群歇井控制的地下水源热泵系统，包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、温度传感器、过滤器、抽水井流量计、控制器、电磁阀、集水器、抽水干管、抽水泵、换热器、回灌干管、回灌水泵、分水器、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、回灌井流量计、目标含水层。所述第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井为竖直成列布置，一端置于目标含水层中，另一端通过过滤器、抽水井流量计和电磁阀与集水器相通，所述集水器进水口处通过电磁阀分别与第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井相连，出水口处与抽水干管相连，所述抽水泵置于抽水干管上，一侧与集水器相通，另一侧与换热器相通，所述回灌水干管一端与换热器相通，另一端与分水器相通，所述回灌水泵置于回灌水干管上，所述分水器进水口处与回灌水干管相连，出水口处通过电磁阀分别与第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井相连，所述第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井为竖直成列布置，一端置于目标含水层中，另一端通过回灌井流量计和电磁阀与分水器相通。所述温度传感器分别安装在第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井上，通过信号输出线与控制器相连，所述控制器一端通过信号输入线与温度传感器相连，另一端通过信号输出线与电磁阀相连。

本发明的有益效果是：利用抽灌井群动态歇井控制方法，有效避免热贯通现象，通过井群区域抽灌过程的轮换和间歇，有利于歇井区域短时间内恢复地温，从而为下一周期抽灌运行提供良好的冷热源，进而提高热泵机组工作效率，保证系统长期、高效、稳定运行。

附图说明

图1为本发明系统原理结构示意图。

图2为本发明抽灌井群布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统包括第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4、第一温度传感器1a、第二温度传感器2a、第三温度传感器3a、第四温度传感器4a、过滤器5、抽水井流量计6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、集水器9、抽水干管10、抽水泵11、换热器12、回灌干管13、回灌水泵14、分水器15、第三电磁阀16、第四电磁阀17、第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20、第四回灌井21、回灌井流量计22、目标含水层23、控制器24。其特征在于第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3和第四抽水井4为竖直成列布置，所述第一温度传感器1a、第二温度传感器2a、第三温度传感器3a和第四温度传感器4a分别安装在第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3和第四抽水井4上，对各抽水井内温度进行监测并将温度转化成电信号传递给控制器24，所述过滤器5安装在各抽水井上，对含水层中多孔介质砂粒进行过滤，防止出现堵塞，所述抽水井流量计6置于各抽水井上，对各井水流量进行实时监测，所述第一电磁阀7和第二电磁阀8分别对上、下半区域抽水井群停歇进行控制，所述换热器12的功能是从抽取的地下水中提取热量或冷量，然后将提取的热量或冷量输入到热泵机组，从而为建筑物等供暖或制冷，所述抽水泵11安装在抽水干管10上，所述回灌水泵14安装在回灌管13上，所述第三电磁阀16和第四电磁阀17分别对上、下半区域回灌井群停歇进行控制，所述回灌井流量计22置于各回灌井上，对各井水流量进行实时监测，所述第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20和第四回灌井21为竖直成列布置，所述控制器24可分别对第一电磁阀7、第二电磁阀8、第三电磁阀16和第四电磁阀17的启停进行控制。

本发明的工作原理：结合附图1说明本发明的工作原理，开启抽水泵11和回灌水泵14，此时目标含水层23中的地下水经由第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4、过滤器5、抽水井流量计6、第一电磁阀7和第二电磁阀8流入集水器9，在抽水泵11、的作用下，抽取的地下水继续向前流动，通过抽水干管10和抽水泵11后到达换热器12，在回灌水泵14的作用下，经换热后的地下水通过回灌水干管13和回灌水泵14进入分水器15，最后经由第三电磁阀16、第四电磁阀17、第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20、第四回灌并21和回灌井流量计22回灌入目标含水层23中。

结合图1和图2，当第一抽水井1或第二抽水井2抽水温度开始下降时，安装在第一抽水井1和第二抽水井2上的第一温度传感器1a和第二温度传感器2a将井内温度转化成电信号传递给控制器24，并关闭第一电磁阀7和第三电磁阀16，同时开启第二电磁阀8和第四电磁阀17，此时第三抽水井3、第四抽水井4和第三回灌井20、第四回灌井21处于工作状态，第一抽水井1、第二抽水井2和第一回灌井18、第二回灌井19处于歇井状态。这时，处于歇井状态的抽灌井群上半区域25与周围含水层空间存在温差，并与周围的含水层广阔空间发生热传递，使其短时间内与周围含水层达到热平衡，即温度恢复特性，为抽灌井群上半区域25的下一个抽灌过程提供良好的冷热源。

当第三抽水井3或第四抽水井4抽水温度开始下降时，安装在第三抽水井3和第四抽水井4上的第三温度传感器3a和第四温度传感器4a将井内温度转化成电信号传递给控制器24，并关闭第二电磁阀8和第四电磁阀17，同时开启第一电磁阀7和第三电磁阀16，此时第一抽水井1、第二抽水井2和第一回灌井18、第二回灌井19处于工作状态，第三抽水并3、第四抽水井4和第三回灌井20、第四回灌井21处于歇井状态。这时，处于歇井状态的抽灌井群下半区域26与周围含水层空间存在温差，并发生热传递，即温度恢复特性，为抽灌井群下半区域26的下一个抽灌过程提供良好的冷热源。

如此往复循环，既可以避免热贯通发生，又可以为地下水源热泵系统提供高效运行的冷热源，保证系统工作性能的稳定。

Claims

1.异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统，其特征在于开启抽水泵(11)和回灌水泵(14)，此时目标含水层(23)中的地下水经由第一抽水井(1)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)、第四抽水井(4)、过滤器(5)、抽水井流量计(6)、第一电磁阀(7)和第二电磁阀(8)流入集水器(9)，在抽水泵(11)的作用下，抽取的地下水通过抽水干管(10)到达换热器(12)，在同灌水泵(14)的作用下，经换热后的地下水通过回灌水干管(13)进入分水器(15)，最后经由第三电磁阀(16)、第四电磁阀(17)、第一同灌井(18)、第二回灌井(19)、第三回灌井(20)、第四回灌井(21)和回灌井流量计(22)回灌入目标含水层(23)中。

2.异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统，其特征在于第一温度传感器(1a)、第二温度传感器(2a)、第三温度传感器(3a)、第四温度传感器(4a)分别安装在第一抽水井(1)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)和第四抽水井(4)上，通过信号输入线与控制器(24)相连，控制器(24)另一端通过信号输出线与第一电磁阀(7)、第二电磁阀(8)、第三电磁阀(16)和第四电磁阀(17)相连，实现对各电磁阀的启停控制。

3.根据权利要求1所述的异井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源热泵系统，其特征在于所述的第一抽水井(1)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)和第四抽水井(4)为竖直成列布置，第一回灌井(18)、第二回灌井(19)、第三回灌井(20)和第四回灌井(21)为竖直成列布置。