CN103954075A - 地下水地源热泵多井并联装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了地下水地源热泵多井并联装置及其施工方法，通过从多个抽水井组成的抽水井群中，同时抽取地下水的方式，解决单个抽水井水量不足的问题。抽水井群包括抽水主井和抽水辅井，抽水主井和抽水辅井之间通过倾斜的管道直接连接，一个抽水井群共用一台抽水泵（潜水泵），抽水泵（潜水泵）放置在抽水主井中，抽水辅井中没有抽水泵（潜水泵）。抽水主井和抽水辅井之间的连通管道，呈倾斜状，既便于施工，也便于排出管道内可能进入的泥沙，不至于堵塞管道。将多个抽水井共用一台水泵抽水，可以减少水泵数量和电线电缆等材料，降低耗电量和维修维护工程量，节省材料节省成本节约能源的优势非常明显。

Description

地下水地源热泵多井并联装置及其施工方法

技术领域

本发明专利属于中央空调地源热泵领域，特别涉及一种地下水水源热泵的水源井及其施工方法。 

背景技术

地下水水源热泵中央空调技术已经应用多年，是三种地源热泵技术中造价最低而且使用最方便可靠的技术，深受允许使用地下水区域的业主青睐，然而由于受到地下水资源的限制，很多地方由于单井的热源水抽水量不够，只能采用其他措施，如《水源热泵蓄能及凝结水回收装置》CN201318834 公开了一种装置：设有一个蓄能水池，蓄能水池里设有一个凝结水回收装置，凝结水回收装置与井水抽水管、凝结水回收管、冷却水进水管联通，冷却水进水管通过冷却水泵与水源热泵的一端连接，水源热泵的另一端则通过冷却水出水管与回灌井联通……用来解决水源热泵运行时水量不足、运行不稳定、运行能耗大等问题，很显然，该项技术只是让水泵有正常运行的水量，而不是给中央空调提供足够数量的热源水，不能真正解决中央空调对热源水数量的需求，所以说并不能真正解决单抽水井热源水抽水量不足的问题。 

发明内容

地下水水源热泵中央空调中，地下水不仅需要提供冷源，也需要提供热源，仅仅是满足设计流量要求的水量是不够的，需要的是有一定焓值的足够流量的热源水。为了解决以上问题，本发明提供了两种地下水地源热泵多井并联装置及其施工方法，通过从多个抽水井中，同时抽取地下水的方式，解决单个抽水井水量不足的问题。 

本发明专利提出的地下水地源热泵多井并联装置，包括两种方式：第一种是使用多井并联，在每一个抽水井中都布置一台抽水泵（潜水泵），有多少个抽水井就有多少台抽水泵（潜水泵），每个井都设置止回阀，根据需要控制适当数量的抽水泵（潜水泵）运行，就可以满足空调机组需要的抽水量，而且，还可以根据实际情况，轮换使用抽水井。将多个抽水井共用一台水泵抽水，可以减少水泵数量和电线电缆等材料，降低耗电量和维修维护工程量，由于抽水泵（潜水泵）的吸程限制，除非是机房处于抽水井的地下水位以下或者是吸程很小，否则，使用一台抽水泵（潜水泵）同时在多个抽水井中抽水的方式在实际的工程中很难实施，所以，本发明采用每个井中布置一台抽水泵（潜水泵），以保证系统运行可靠。 

本发明专利提出的地下水地源热泵多井并联装置的第二种方式，是使用多井并联成一个抽水井群，抽水井群内的抽水井直接使用管道连通，一个抽水井群共用一台抽水泵（潜水泵）。 

抽水井是由多个抽水井共同组成的抽水井群，抽水井群包括抽水主井和抽水辅井。根据勘测资料和需水量确定井群由多少个井组成，井群内各个单井抽水量之和应大于机组需水量，并留有适当的设计余量，一般一个井群布置1个抽水主井和1-5个抽水辅井为宜，根据抽水影响半径确定适当的井距。井群内的抽水主井布置于井群中间，整个井群的多个抽水井成一字形排列，并与地下径流方向垂直，或者设计成多个抽水辅井环绕在抽水主井周围，抽水主井和抽水辅井之间通过倾斜的管道直接连接，一个抽水井群共用一台抽水泵（潜水泵），根据工程实际情况决定使用抽水泵或者潜水泵，潜水泵放置在抽水主井中，抽水泵的吸水管放置在抽水主井中，简称为抽水泵（潜水泵）放置在抽水主井中，抽水辅井中没有抽水泵（潜水泵）。 

抽水主井和抽水辅井之间的连通管道，呈倾斜状，其管道直径应根据抽水辅井的抽水量而定，材质以PE、PVC、PPR等非金属管材或者复合管材为佳，也可以使用无缝钢管等材料；管道呈倾斜状，既便于施工，也便于排出管道内可能进入的泥沙，不至于堵塞管道。抽水主井和抽水辅井之间埋设的连通管道出口直接连通抽水主井，入口直接连通抽水辅井，出口高于入口或者出口低于入口都属于本发明保护范围，以出口低于入口的连通管道更好一些，连通管道内的水流方向是由抽水辅井流向抽水主井，就能很方便地将连通管道内的泥沙带到抽水主井中，不会堵塞连通管道，起到了自洁的作用。抽水辅井中的管道进口位置较高，但不能高于抽水辅井的动水位，既可以保证抽水辅井中的水顺利流入连通管道，也可以使抽水辅井中的泥沙不会进入连通管道；在抽水主井中的连通管道出口位置较低，但也不能太低，最好是在抽水泵（潜水泵）的进水口附近，管口可以在滤水管外面，也可以伸入滤水管里面。当抽水主井中的抽水泵（潜水泵）运行时，由于抽水主井的水量不够，液面自然下降，形成液面漏斗，抽水辅井中的井水通过抽水主井和抽水辅井之间的连通管道流入抽水主井，从而自动满足总抽水量的要求。 

地下水地源热泵多井并联装置的施工方法，是使用多井并联成一个抽水井群的施工方法，其特征在于包括以下步骤：  

步骤1根据勘测资料和需水量确定井群由多少个井组成，井群内各个单井抽水量之和应大于机组需水量，并留有适当的设计余量，一般一个井群布置1个抽水主井和1-5个抽水辅井为宜，根据抽水影响半径确定适当的井距，完成井群设计，井群内的抽水主井布置于井群中间，整个井群的多个抽水井成一字形排列，并与地下径流方向垂直，或者设计成多个抽水辅井环绕在抽水主井周围； 

步骤2根据常规钻井方法钻抽水主井，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量，如果实测数据和设计数据有较大出入时，应向用户和设计单位报告，建议修正设计方案； 

步骤3根据设计位置钻抽水辅井，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量，如果实测数据和设计数据有较大出入时，应向用户和设计单位报告，建议修正设计方案；

步骤4根据抽水主井和抽水辅井的井深和动水位，以及抽水主井和抽水辅井之间的距离，以及钻井设备的机械特性，确定斜井的钻孔位置、钻孔角度和倾斜角度，做好钻斜井作业的准备工作。一般来说，抽水井的井径都比较小，不能够从抽水井中直接钻孔连通抽水主井和抽水辅井，本发明采用从抽水辅井外侧一定距离，往抽水主井方向钻斜井的办法，连通抽水主井和抽水辅井，既解决了连通主辅抽水井的问题，也解决了连通管道有可能堵塞的问题；如果地下水位高，使用人工挖井的话，也可以直接在井中使用顶管工艺，安装布置斜管；

步骤5从抽水辅井的外侧往抽水主井的方向钻斜井，连通抽水主井和抽水辅井，在斜井中，由辅井外侧往主井方向插入连通管道，再在主井和辅井中将连通管道打破，完成抽水主井和抽水辅井之间埋设连通管道的工作，并将连通管道固定；

按照传统的施工工艺，使用定长的管道放入钻好的斜井中，由于连通管道在斜井中会滑动，再加上主辅抽水井和斜井的钻孔都很小而且很深，人下不去，非常不便于固定，没有放置连通管道的斜井在长期使用过程中很容易导致塌方而堵塞连通管道。本发明通过在整个斜井中插入连通管道，插入到位后再在主辅井中将该管道打破，从而使主辅抽水井连通，便于施工，在保证工程质量的前提下，大幅度减轻了劳动强度和施工难度，减少了工程量，降低了工程造价。

步骤6安装抽水主井的护井管和滤水管，抽水主井和抽水辅井之间埋设的连通管道出口位于抽水主井的中下部，直接伸入滤水管或者滤水管外部； 

步骤7安装抽水辅井的护井管和滤水管，抽水主井和抽水辅井之间埋设的连通管道入口直接伸入护井管，并位于动水位以下；

步骤8洗井，完成井群的钻井工作。

附图说明

附图1为本发明地下水地源热泵多井并联装置的原理示意图，图中尺寸未按比例绘制。 

附图1中，1是连通管道（斜管）的钻井口，2是抽水辅井，3是连通管道（斜管），4是抽水管，5是抽水主井，6是抽水泵（潜水泵），7是护井管，8是滤井管。 

有益效果 

本发明通过同时抽取多个抽水井内的地下水，可以保证空调机组的热源水需水量，解决了单个抽水井的抽水量不足的问题，将多个抽水井共用一台水泵抽水，可以减少水泵数量和电线电缆等材料，降低耗电量和维修维护工程量，节省材料节省成本节约能源的优势非常明显。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例对本发明地下水地源热泵多井并联装置的结构和使用原理作进一步详细说明。 

附图1是由一个抽水主井5和两个抽水辅井2并联组合而成的一个抽水井群，抽水井群内的抽水主井5和抽水辅井2之间都是通过连通管道（斜管）3直接连通，抽水泵（潜水泵）6放置在抽水主井2的中下部位，地下水通过抽水管4进入空调设备。抽水主井5和两个抽水辅井2的上部是抽水井的护井管7，下部是抽水井的滤水管8。 

抽水主井5和抽水辅井2之间通过倾斜的管道3直接连接，整个抽水井群共用一台抽水泵（潜水泵）6，抽水泵（潜水泵）6放置在抽水主井5中，抽水辅井2中没有抽水泵（潜水泵）6。抽水主井5和抽水辅井2之间的连通管道3，呈倾斜状，其管道直径应根据抽水辅井2的抽水量而定，材质以PE、PVC、PPR等非金属管材或者复合管材为佳，也可以使用无缝钢管等材料；管道呈倾斜状，既便于施工，也便于排出管道内可能进入的泥沙，不至于堵塞管道。抽水辅井2中的管道进口位置较高，但不能高于抽水辅井2的动水位，既可以保证抽水辅井2中的水流入连通管道3，也可以使抽水辅井2中的泥沙不会进入连通管道3；在抽水主井5中的管道出口位置较低，但也不能太低，最好是在抽水泵（潜水泵）6的进水口附近，管口可以在滤水管8外面，也可以伸入滤水管8里面。当抽水主井5中的抽水泵（潜水泵）6运行时，由于抽水主井5的水量不够，液面自然下降，形成液面漏斗，抽水辅井2中的井水通过抽水主井5和抽水辅井2之间的连通管道3流入抽水主井5，从而自动满足总抽水量的要求。 

地下水地源热泵多井并联装置的施工方法，是使用多井并联成一个抽水井群的施工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1根据勘测资料和需水量确定井群由多少个井组成，井群内各个单井抽水量之和应大于空调机组需水量，并留有适当的设计余量。根据抽水影响半径确定适当的井距，完成井群设计；步骤2根据常规钻井方法钻抽水主井5，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量；步骤3根据设计位置分别钻两个抽水辅井2，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量，如果实测数据和设计数据有较大出入时，应向用户和设计方报告，建议修正设计方案；步骤4根据抽水主井5和抽水辅井2的井深和动水位，以及抽水主井5和抽水辅井2之间的距离，以及钻井设备的机械特性，确定斜井的钻孔位置和倾斜角度，做好钻斜井作业的准备工作。如果地下水位高，使用人工挖井的话，也可以直接在抽水井中使用顶管工艺，安装布置斜管3；步骤5钻斜井，连通抽水主井5和抽水辅井2，在斜井中，将抽水主井5和抽水辅井2之间埋设连通管道3，由辅井2外侧往主井5方向插入连通管道3，再在主井5和辅井2中将连通管道3打破，完成抽水主井5和抽水辅井2之间埋设连通管道3的工作，并将连通管道3固定；步骤6安装抽水主井5的护井管7和滤水管8，抽水主井5和抽水辅井2之间埋设的连通管道3出口位于抽水主井5的中下部，直接伸入滤水管8或者滤水管8外部；步骤7安装抽水辅井2的护井管7和滤水管8，抽水主井5和抽水辅井2之间埋设的连通管道3入口直接伸入护井管7，并位于动水位以下；步骤8洗井，完成井群的钻井工作。 

  

Claims (4)

1.地下水地源热泵多井并联装置，包括抽水井、抽水泵（潜水泵）、抽水管道等，其特征在于抽水井是由多个主辅抽水井共同组成的抽水井群，抽水井群包括抽水主井和抽水辅井，井群内的抽水主井布置于井群中间，整个井群的多口抽水井成一字形排列，并与地下径流方向垂直，或者设计成多个抽水辅井环绕在抽水主井周围，抽水主井和抽水辅井之间通过倾斜的连通管道直接连通，一个抽水井群共用一台抽水泵（潜水泵），抽水泵（潜水泵）放置在抽水主井中，抽水辅井中没有抽水泵（潜水泵）。

2.根据权利要求1所述的地下水地源热泵多井并联装置，其特征在于井群内的抽水主井布置于井群中间，整个井群的多口抽水井成一字形排列，并与地下径流方向垂直。

3.根据权利要求1所述的地下水地源热泵多井并联装置，其特征在于井群内的抽水主井布置于井群中间，整个井群的多个抽水辅井环绕在抽水主井周围。

4.地下水地源热泵多井并联装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1根据勘测资料和需水量确定井群由多少个井组成，根据抽水影响半径确定适当的井距，完成井群设计；步骤2根据常规钻井方法钻抽水主井，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量；步骤3根据设计位置钻抽水辅井，并进行抽水试验，测量动水位，复核实际抽水量；步骤4根据抽水主井和抽水辅井的井深和动水位，以及抽水主井和抽水辅井之间的距离，确定斜井的钻孔位置和倾斜角度；步骤5从抽水辅井的外侧往抽水主井的方向钻斜井，连通抽水主井和抽水辅井，在斜井中，由辅井外侧往主井方向插入连通管道，再在主井和辅井中将连通管道打破，完成抽水主井和抽水辅井之间埋设连通管道的工作，并将连通管道固定；步骤6安装抽水主井的护井管和滤水管，抽水主井和抽水辅井之间埋设的连通管道出口位于抽水主井的中下部，直接伸入滤水管或者滤水管外部；步骤7安装抽水辅井的护井管和滤水管，抽水主井和抽水辅井之间埋设的连通管道入口直接伸入护井管，并位于动水位以下；步骤8洗井，完成井群的钻井工作。