CN105042670B - 一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺 - Google Patents

Abstract

一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺，解决了传统回灌井因长时间大流量回灌而造成的回灌不畅等技术问题。本回灌技术以矩形混凝土池替代传统回灌井，在基槽降水及采用机械开挖土方后，基底采用300厚砾石滤料作为垫层。具体采用下列步骤：浇筑封闭钢筋混凝土回灌池；回灌池内侧渗水口以上池壁及顶板采用聚氨酯涂料密封；回灌池外侧回填300mm砾石滤料；池底和侧面预留渗水口，渗水口采用镀锌钢丝网封堵；池顶预留回灌排水口及加压气孔。当回灌水靠水自重渗入地下的速度不能满足要求，回灌池内水位上升至设定高度时，加压设备自动开始工作充气加压，池内水体通过压力通过渗水口及池壁外滤料快速渗入地下土层，达到地下水回灌的目的。

Description

一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺

技术领域

本发明涉及土木工程建筑采暖系统的施工技术领域，具体是一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺。

背景技术

近年来，北方严寒地区冬季供暖造成能源消耗及环境污染问题越来越突出,我国人口众多，人均占有资源相对贫乏,能源资源不足是我国面临的一个严重问题。按照现有我国能源消耗的速度，目前已探明的石油资源只能使用二十年左右，作为我国的主要能源消耗的煤炭资源也只能使用一百年。另一方面，我国目前的人均能源消耗尚处于较低水平，消耗量相当于世界平均水平的一半，仅为美国人均能源消耗量的一成左右。可见我国能源消耗水平的增长潜力十分巨大。从以上可以看出，一方面是我国能源存量的严重短缺，另一方面的能源消耗快速增长，使我国能源形势面临十分严峻的问题。

水源热泵技术与普通热泵机组从空气中吸收的热量不同，其吸收的是地下水的热量。首先在地下钻一定深度的集水井，从集水井内抽取零上8℃以上的地下水。这些温度恒定的地下水持续按设计流量被输送到水源热泵机组，再通过水源热泵机组内的压缩机的制冷剂压缩、冷凝、降压、蒸发，吸收地下水中的热量，使地下水温度降低后重新回灌到地下。在回灌渗流过程中吸收地下土壤热量，温度重新上升后再流入集水井，重新被抽取并循环使用。机组吸收的地下水热量再通过制冷剂的冷凝而被释放出来，用以加热采暖系统里的水。正常供回水温度为40℃以上，用于北方地区冬季室内供暖系统的热源。采用水源热泵技术供暖高效节能，其利用的是清洁的可再生能源，无任何污染；其运行费用较低，维护十分简便，维修成本低，运行安全。

水源热泵供暖技术由于不受室外温度限制，因而可应用于宾馆、医院、商场、住宅楼、办公楼、学校、影院等建筑，小型的水源热泵更适合于单体住宅的采暖、空调。水源热泵供暖应用越来越广,水源热泵技术相对比较成熟，国内外相关技术的研究也比较多,国内采用该技术供暖也开展了很长时间。但是由于费用及技术等方面的原因，采用该技术供暖的项目并不多，这与国家的节能环保要求尚存在一定距离。与传统供热形式相比，水源热泵供暖系统效率较高，但是存在现有的回灌井因长时间大流量回灌而造成回灌井堵塞，因而回灌不畅、回灌井冒水等问题，尤其供暖季节，小区地面结冰、间歇供暖等一系列问题出现。传统回灌井直径一般50mm，深度30至50m，采用透水性较好的多孔铁管或者水泥管作为井壁，费用较高，长时间回灌由于泥沙淤积而容易发生堵塞现象，造成地下水回灌不畅。

发明内容

水源热泵系统主要根据供热建筑体量不同，确定建筑物单位面积热指标及热负荷，再根据供水流量及供水温度，按机组参数选择功率合适的水源热泵机组，选择包括循环水泵、深井泵等其他供热系统的配套设备。水源的提水井及回灌井需根据地下水温度及所需水量进行合理设计，确定水井的数量和具体位置、井深和直径、套管的要求、灌浆及回填材料等。根据工程地质资料和水文地质资料，项目采用水源热泵系统供暖，提水井和回灌井的布置、孔径、深度及细部处理方法是本项目成功的主要因素。但是现行的传统回灌井长时间大流量自然回灌经常堵塞，造成回灌井冒水等一系列问题，影响水源热泵系统工作的连续性，造成工作中断，需要一定时间依靠水自重向地层下渗透，严重影响水源热泵系统的工作效果，这是水源热泵供暖技术应用受限的一个主要原因。传统方法处理水源热泵系统回灌井回灌不畅问题，通常采用增加回灌井的数量、井深和回灌井直径来解决，但这势必造成建设成本大幅度增加以及不能彻底解决地下水回灌问题。为解决回灌井长时间大流量回灌而造成的回灌不畅等技术问题，根据当地具体工程地质资料和水文地质资料，回灌池的设计深度一般在渗水条件较好的中砂层或者砾石层。本发明为一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺，以矩形混凝土回灌池替代传统圆柱形回灌井，在回灌池基槽降水到位以后，采用机械开挖土方，基槽底部人工平整后，具体采用如下步骤进行：

A.基底铺设镀锌钢丝网，钢丝网上采用300厚砾石滤料作为垫层；

B.采用密实混凝土浇筑回灌池底板、侧板和顶板，回灌池池壁侧板中部以下及底板预留渗水口，顶板预留回灌排水口、加压气孔及维修口；

C.采用镀锌钢丝网封闭渗水口；

D.回灌池池壁侧板内侧中部渗水口以上及顶板内侧采用聚氨酯涂料密封；

E.密封池顶预留回灌排水口及加压气孔；

F.池顶顶板维修口采用橡胶压条螺栓密封；

G.回灌池外侧距池壁300mm处设镀锌钢丝网，池壁与钢丝网间回填砾石滤料。

步骤A还包括绑扎钢筋、支设模板。

步骤E还包括加压气孔安装阀门及压力表。

本发明的有益效果是，当采暖系统排放的地下水回灌到一定时间以后，回灌池内靠水的自重向地下土层内渗透的速度不能满足要求时，采取关闭加压气孔阀门，此时回灌池内由于地下水回灌速度大于向地层渗入的速度，所以回灌池内水位逐渐上升。由于池体水位以上完全密封，使池内压力自动升高，使池内水体由于压力通过渗水口及池壁外滤料快速渗入地下土层；当水位继续升高至设定高度时，打开加压气孔阀门，加压设备自动开始工作充气加压，使回灌池内气压达到设定高度，池内水体利用设定压力通过渗水口及池壁外滤料快速渗入地下土层，达到地下水回灌的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的回灌池立面示意图。

1.加压气孔，2.回灌排水管，3.池壁外滤料，4.池壁，5.池壁渗水口，6.池底渗水口，7.池底滤料，8.池顶板标高，9.地下静止水位标高，10池底板标高，11.维修口，12.池壁钢丝网，13.池底钢丝网。

具体实施方式

实施如图1所示。

实施例1：

钢筋混凝土池壁4为150mm厚，顶板及底板200厚，强度C30，内设Φ10@100双排双向钢筋。回灌池尺寸为长×宽×高=10m×4m×4.2m。采用井点降水的方式降低水位至-8m，采用机械开挖土方至中砂层。基底砂层人工平整后，铺设镀锌池底钢丝网13，填入300mm厚、直径3mm至5mm砾石池底滤料7，在池底滤料7上绑扎底板钢筋。在钢筋底片上固定埋设直径150mm的塑料预埋管，作为池底渗水口6，浇筑池底混凝土。绑扎池壁侧板钢筋并在设计部位埋设直径150mm的池壁渗水口5的塑料预埋管，支设池壁侧板模板及顶板模板，顶板预留加压气孔1、回灌排水管2及维修口11后，池壁侧板及顶板采用密实混凝土进行整体浇筑，拆模时回灌池内模板从维修口11运出。设立池壁镀锌钢丝网12，池壁镀锌钢丝网12外侧回填中砂，内侧回填300mm厚直径3mm至5mm砾石池壁外滤料3。

维修口11尺寸为1.2m×1.2m，用于日常维修入口。入口盖板采用铸铁制作，框体镶嵌于顶板混凝土内，盖与框体之间采用橡胶压条封严，并辅以螺栓拧紧密封。池顶板标高8位于室外地坪下-1.5m，地下静止水位标高9位于地下-5.5m处，池底板标高10位于地下-6.5m处。从集水井中抽取的温度较高的地下水通过水源热泵换热系统提取热量后，排放的温度较低的回灌水通过回灌排水管2流入回灌池，回灌排水管2管径为150mm，前端设置阀门。池壁侧板内设置三排池壁渗水口5，池壁渗水口5和池底渗水口6均为预埋塑料管，在浇筑混凝土时预留，管径150mm，间距200mm，内侧采用镀锌钢丝网封闭，以防止砂石流入池内。正常情况下回灌水靠水自重渗入地下，当回灌水靠水自重渗入地下的速度不能满足要求时，关闭加压气孔1阀门，回灌池内水位逐渐上升，由于池体水位以上完全密封，使池内压力自动升高至0.1至0.2Mpa，池内水体由于压力作用，通过池壁渗水口5和池底渗水口6、池壁外滤料3和池底滤料7、池壁钢丝网12和池底钢丝网13快速渗入地下土层。

实施例2：

当回灌水靠池体内部自动升压渗入地下的速度不能满足要求，水位进一步升高，回灌池内水位上升至设定高度时，关闭回灌排水管2前端阀门，打开加压气孔1阀门，加压设备开始自动工作。利用加压气孔1充气加压，使回灌池内气压增高至0.5Mpa，池内水体由于压力通过池壁渗水口5和池底渗水口6、池壁外滤料3和池底滤料7、池壁钢丝网12和池底钢丝网13快速渗入地下土层，达到地下水回灌的目的。

Claims (1)

1.一种水源热泵供暖系统地下水回灌工艺，矩形回灌池为密实混凝土材料浇筑，其特征在于：

(一)采用如下具体步骤：A.基底铺设镀锌钢丝网，钢丝网上采用300mm厚砾石滤料作为垫层；B.采用密实混凝土浇筑回灌池底板、侧板和顶板，回灌池池壁侧板中部以下及底板预留渗水口，顶板预留回灌排水口、加压气孔及维修口；C.采用镀锌钢丝网封闭渗水口；D.回灌池内侧板中部以上及顶板内侧采用聚氨酯涂料密封；E.密封池顶预留回灌排水口、加压气孔及维修口；F.入口盖板采用铸铁制作，框体镶嵌于顶板混凝土内，盖与框体之间采用橡胶压条封严，并辅以螺栓拧紧密封；G.回灌池外侧距池壁300mm处设镀锌钢丝网，池壁与钢丝网间回填砾石滤料；

（二）使用时，正常情况下回灌水靠水自重渗入地下，当回灌水靠水自重渗入地下的速度不能满足要求时，关闭加压气孔阀门，回灌池内水位逐渐上升，由于池体水位以上完全密封，使池内压力自动升高至0.1至0.2Mpa，池内水体由于压力作用，通过池壁渗水口和池底渗水口、池壁外滤料和池底滤料、池壁钢丝网和池底钢丝网快速渗入地下土层；

当回灌水靠池体内部自动升压渗入地下的速度不能满足要求，水位进一步升高，回灌池内水位上升至设定高度时，关闭回灌排水管前端阀门，打开加压气孔阀门，加压设备开始自动工作；利用加压气孔充气加压，使回灌池内气压增高至0.5Mpa，池内水体由于压力通过池壁渗水口和池底渗水口、池壁外滤料和池底滤料、池壁钢丝网和池底钢丝网快速渗入地下土层。