CN212299511U - 一种水源热泵地下水回灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水源热泵地下水回灌系统，通过设置抽水井和回灌井，井水经抽水井抽出经过热泵装置换热后回灌至回灌井内，回灌系统与外部的热泵装置连接形成闭环，且过程封闭，地下水循环后无损失、无污染地又回到地下；并在循环水的回水管路上设置回灌增压泵，用以控制回灌压力，调节回灌流量和回灌井的动态水位；同时在回灌井的井筒内设置水位传感器，当回灌井动态水位升高触发该传感器后，控制器发出水位保护指令，防止回灌井动态水位升高溢出井筒。抽水井和回灌井配置完全相同，可以互为抽水井和回灌井，当其中一侧水泵故障时，另一侧水泵可以完全替代工作，保障回灌系统工作的高可靠性。本发明设计简单、造价低，便于应用和普及。

Description

一种水源热泵地下水回灌系统

技术领域

本发明涉及水源热泵应用技术领域，更具体的说是涉及一种水源热泵地下水回灌系统及回灌方法。

背景技术

水源热泵以水作为热源，清洁、节能，可提供低温热源，非常适合工矿企业和农业生产的采暖；但是，我国北方大部分地区没有地表水，只能使用地下水，水资源短缺，用地下水做水源，水源热泵排出的水不能简单排放掉，必须循环利用。

目前水源热泵使用地下水做水源，通常采用管井抽采和回灌，通过管井的地下水回灌有真空回灌、重力回灌、压力回灌三种工程方法。

在这三种方法中，重力回灌，也是自然回灌，虽然简单，但是对地质结构要求较高，回灌效率低，往往要N：1方式配置第二水井，即需要N口第二水井对应一口第一水井才能满足回灌要求，多数应用环境难以满足这些条件；真空回灌和压力回灌，需要较复杂的工程设计、施工工艺和操作流程，投资大，这种技术的复杂性和高成本限制了应用的普及。

因此，如何提供一种工程设计简单、易实现的水源热泵地下水回灌系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

有鉴于此，本发明旨在提供一种水源热泵地下水回灌系统，工程设计简单合理，成本低；通过控制回灌压力来控制回灌动态水位的高度，较好适应不同地质结构；第二水井无需密封，施工难度小，可满足工矿企业和农业生产的采暖要求，便于应用和普及。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水源热泵地下水回灌系统，包括第一水井、第二水井、潜水泵、井内管道、阀门、热泵装置、传感器和控制器；所述第一水井和所述第二水井内均安装所述传感器；

所述潜水泵包括第一潜水泵和第二潜水泵；所述第一潜水泵和所述第二潜水泵分别安装在所述第一水井和所述第二水井底部；

井内管道包括第一泵管、第二泵管、第一回灌导管和第二回灌导管；所述第一泵管和所述第二泵管分别连接所述第一潜水泵和所述第二潜水泵；所述第一回灌导管和所述第二回灌导管分别安装在所述第一水井和所述第二水井中，自井口延伸至井底；

所述阀门包括单向阀和开关阀；单向阀包括第一单向阀和第二单向阀；所述开关阀包括第一电动阀、第二电动阀、第一排水阀和第二排水阀；

所述热泵装置的进水口连通所述第一排水阀，所述第一排水阀分别连通所述第一单向阀和所述第二单向阀的出水口及所述第二排水阀的一端阀口；所述第一单向阀和所述第二单向阀的进水口分别连接所述第一潜水泵和所述第二潜水泵；所述热泵装置的回灌口分别连通所述第一电动阀和所述第二电动阀，所述第一电动阀和所述第二电动阀分别连通所述第一回灌导管和所述第二回灌导管；

所述控制器分别与所述第一潜水泵、所述第二潜水泵、所述第一电动阀、所述第二电动阀和所述传感器电性连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水源热泵地下水回灌系统，通过设置第一水井和第二水井作为第一水井和第二水井，井水经第一水井抽出经过热泵装置换热后回灌至第二水井内。回灌系统与外部的热泵装置连接形成闭环，且过程封闭，地下水循环后无损失，无污染地回到地下；同时在第二水井的井筒内设置水位传感器，当第二水井动态水位升高触发该传感器后，控制器可据此调整回灌水压力，必要时发出水位保护指令，防止第二水井动态水位升高溢出井筒。第一水井和第二水井配置完全相同，可以互为替补，当其中一侧潜水泵故障时，另一侧水泵可以完全替代工作，保障回灌系统工作的高可靠性；设计简单、造价低，便于应用和普及。

优选的，在上述的一种水源热泵地下水回灌系统中，还设有回灌增压泵，所述回灌增压泵的进水口连接所述热泵装置的回灌口，其出水口分别连接所述第一电动阀和所述第二电动阀；采用此方案能够并在循环水的回水管路上设置回灌增压泵，用以控制回灌压力，调节回灌流量和第二水井的动态水位，控制回灌压力、保护动态水位。

优选的，在上述的一种水源热泵地下水回灌系统中，所述第一单向阀的出水口、所述第二单向阀的出水口、所述第一排水阀的一端阀口和第二排水阀的一端阀口之间通过四通连接；通过控制第一排水阀和第二排水阀的流向，控制水流方向，便于水井清洗和为热泵装置供水。

优选的，在上述的一种水源热泵地下水回灌系统中，所述回灌增压泵的出水口、所述第一电动阀的一端阀口和所述第二电动阀的一端阀口之间通过三通连接；此方案能通过控制第一电动阀和第二电动阀的流向，控制回灌方向。

优选的，在上述的一种水源热泵地下水回灌系统中，所述传感器包括第一水位传感器和第二水位传感器，且分别安装在所述第一水井和所述第二水井的井筒顶部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的原理图；

图2为本发明一个实施例的原理图。

附图标记

第一水井1、第二水井2、第一潜水泵30、第二潜水泵31、第一泵管40、第二泵管41、第一回灌导管42、第二回灌导管43、第一单向阀50、第二单向阀51、第一电动阀52、第二电动阀53、第一排水阀54、第二排水阀55、热泵装置6、第一水位传感器70、第二水位传感器71、控制器8、回灌增压泵9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅附图1，为本发明的一种水源热泵地下水回灌系统，包括

第一水井1、第二水井2、潜水泵、井内管道、阀门、热泵装置6、传感器和控制器8；第一水井1和第二水井2内均安装传感器；

潜水泵包括第一潜水泵30和第二潜水泵31；第一潜水泵30和第二潜水泵 31分别安装在第一水井1和第二水井2底部；

井内管道包括第一泵管40、第二泵管41、第一回灌导管42和第二回灌导管43；第一泵管40和第二泵管41分别连接第一潜水泵30和第二潜水泵31；第一回灌导管42和第二回灌导管43分别安装在第一水井1和第二水井2中，自井口延伸至井底；

阀门包括单向阀和开关阀；单向阀包括第一单向阀50和第二单向阀51；开关阀包括第一电动阀52、第二电动阀53、第一排水阀54和第二排水阀55；

热泵装置6的进水口连通第一排水阀54，第一排水阀54分别连通第一单向阀50和第二单向阀51的出水口及第二排水阀55的一端阀口；第一单向阀50 和第二单向阀51的进水口分别连接第一潜水泵30和第二潜水泵31；热泵装置6的回灌口分别连通第一电动阀52和第二电动阀53，第一电动阀52和第二电动阀53分别连通第一回灌导管42和第二回灌导管43；

控制器8分别与第一潜水泵30、第二潜水泵31、第一电动阀52、第二电动阀53和传感器电性连接。

具体的，第一潜水泵30和第二潜水泵31分别安装在第一水井1和第二水井2靠近井筒底部(大于3米)的位置；

第一回灌导管42和第二回灌导管43分别安装在第一潜水泵30和第二潜水泵31的相对位置。

在本发明的上述实施例中，还设有回灌增压泵9，回灌增压泵9的进水口连接热泵装置6的回灌口，其出水口分别连接第一电动阀52和第二电动阀53。

在本发明的上述实施例中，第一单向阀50的出水口、第二单向阀51的出水口、第一排水阀54的一端阀口和第二排水阀55的一端阀口之间通过四通连接。

在本发明的上述实施例中，回灌增压泵9的出水口、第一电动阀52的一端阀口和第二电动阀53的一端阀口之间通过三通连接。

在本发明的上述实施例中，传感器包括第一水位传感器70和第二水位传感器71，且分别安装在第一水井1和第二水井2的井筒顶部。

在上述的上述实施例中，在地质结构和回灌水流量允许的条件下可不设回灌增压泵9。

参阅附图2，在本发明的另一实施例中，第一潜水泵30和第二潜水泵31均为允许被动反转的潜水泵，则第一泵管40和第二泵管41可做回灌导管使用，将连接所述第一回灌导管42和第二回灌导管43的管路连接在对应的第一泵管 40和第二泵管41上，充当回灌导管。

参阅附图1的实施例中，其回灌方法为：

在正常工作状态下，所述第一水井1和所述第二水井2都具有抽水和回灌两种工作模式。控制器8控制所述第一潜水泵30启动、所述第二潜水泵31停止、所述第一电动阀52打开、所述第二电动阀53关闭，则所述第一水井1处于抽水模式，所述第二水井2处于回灌模式；控制器8控制所述第一潜水泵30 停止、所述第二潜水泵31启动、所述第一电动阀52关闭、所述第二电动阀53 打开，则所述第一水井1处于回灌模式，所述第二水井2处于抽水模式；

以下实例是第一水井1为抽水模式、第二水井2为回灌模式的回灌方法：

控制器8控制所述第一潜水泵30启动、所述第二潜水泵31停止、所述第一电动阀52打开、所述第二电动阀53关闭，使所述第一水井1处于抽水模式，所述第二水井2处于回灌模式；水流从第一潜水泵30输出，流经第一泵管40、第一单向阀50、第一排水阀54，通过出水管路送出至外部热泵装置6；经换热后，水流沿回水管路返回，通过回灌增压泵9增压，经过第二电动阀53、第二回灌导管43进入第二水井2的井筒底部，完成回灌过程。

洗井状态下，停止第一潜水泵30，关闭第一排水阀54，打开第二排水阀55，然后启动第二潜水泵31，对第二水井2进行回扬洗井；

动态水位调节状态下，循环水回水管路上设置的回灌增压泵9用来控制回灌压力、调节回灌流量和回灌井的动态水位；系统所设控制器8用来设定工作模式、回灌压力值、动态水位保护值。回灌井的井筒内设置水位传感器，当回灌井动态水位升高触发该传感器后，控制器8可据此调整回灌水压力，必要时发出水位保护指令，防止回灌井动态水位升高溢出井筒。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种水源热泵地下水回灌系统，其特征在于，包括第一水井(1)、第二水井(2)、潜水泵、井内管道、阀门、热泵装置(6)、传感器和控制器(8)；所述第一水井(1)和所述第二水井(2)内均安装所述传感器；

所述潜水泵包括第一潜水泵(30)和第二潜水泵(31)；所述第一潜水泵(30)和所述第二潜水泵(31)分别安装在所述第一水井(1)和所述第二水井(2)底部；

井内管道包括第一泵管(40)、第二泵管(41)、第一回灌导管(42)和第二回灌导管(43)；所述第一泵管(40)和所述第二泵管(41)分别连接所述第一潜水泵(30)和所述第二潜水泵(31)；所述第一回灌导管(42)和所述第二回灌导管(43)分别安装在所述第一水井(1)和所述第二水井(2)中，自井口延伸至井底；

所述阀门包括单向阀和开关阀；单向阀包括第一单向阀(50)和第二单向阀(51)；所述开关阀包括第一电动阀(52)、第二电动阀(53)、第一排水阀(54)和第二排水阀(55)；

所述热泵装置(6)的进水口连通所述第一排水阀(54)，所述第一排水阀(54)分别连通所述第一单向阀(50)和所述第二单向阀(51)的出水口及所述第二排水阀(55)的一端阀口；所述第一单向阀(50)和所述第二单向阀(51)的进水口分别连接所述第一潜水泵(30)和所述第二潜水泵(31)；所述热泵装置(6)的回灌口分别连通所述第一电动阀(52)和所述第二电动阀(53)，所述第一电动阀(52)和所述第二电动阀(53)分别连通所述第一回灌导管(42)和所述第二回灌导管(43)；

所述控制器(8)分别与所述第一潜水泵(30)、所述第二潜水泵(31)、所述第一电动阀(52)、所述第二电动阀(53)和所述传感器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水源热泵地下水回灌系统，其特征在于，还设有回灌增压泵(9)，所述回灌增压泵(9)的进水口连接所述热泵装置(6)的回灌口，其出水口分别连接所述第一电动阀(52)和所述第二电动阀(53)。

3.根据权利要求2所述的一种水源热泵地下水回灌系统，其特征在于，所述第一单向阀(50)的出水口、所述第二单向阀(51)的出水口、所述第一排水阀(54)的一端阀口和第二排水阀(55)的一端阀口之间通过四通连接。

4.根据权利要求2所述的一种水源热泵地下水回灌系统，其特征在于，所述回灌增压泵(9)的出水口、所述第一电动阀(52)的一端阀口和所述第二电动阀(53)的一端阀口之间通过三通连接。

5.根据权利要求2所述的一种水源热泵地下水回灌系统，其特征在于，所述传感器包括第一水位传感器(70)和第二水位传感器(71)，且分别安装在所述第一水井(1)和所述第二水井(2)的井筒顶部。

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