新技术交流会(同井回灌热泵系统)专题小结

主持人: 哈尔滨工业大学 马最良

 

  

    同井回灌热泵系统技术是我国发明的新技术,不同于国外的单井循环系统。单井循环系统是一种半开式系统,单井循环系统起到换热器的作用。而同井回灌热泵系统是取水和回灌水在统一口井内进行,通过隔板把井分成两部分,一部分是低压(吸水)区,另一部分是高压(回水)区。当潜水泵运行时,地下水从低压区被抽至井口换热器中,与热泵低温水换热,地下水释放完热量,再由同井返回到回水区。以此作为热泵的低位热源,向热泵提供低位热量。因此,上述技术亦称单井抽灌技术。

    参加本次新技术交流会的代表约 120-150 人。

    同井回灌热泵新技术交流会主要议题是:

•  同井回灌热泵技术要点(系统构成和核心技术、水质监测和运行分析、经济和社会效益等);

•  同井回灌热泵系统典型工程的剖析;

•  同井回灌热泵系统的最新技术成果。

    北京恒有源科技发展有限公司针对会议议题作了主题发言。发言题目有:

•  中央液态冷暖源环境系统简介;

•  金四季购物中心工程设计;

•  双温热泵技术探讨;

•  双级耦合热泵混合系统的工程实践;

•  “首都兰天工程”中央液态冷热源环境系统替煤工程;

•  中关村软件园信息中心工程问题的分析。

•  与会代表对此新技术进行了热烈的讨论。

   通过北京恒有源科技发展有限公司的主题发言和讨论,明确了以下几点:

•  浅层地能(热)是一个巨大的冷热源,也是一种再生能源。分布广泛而且蕴藏丰富,具有开发与利用的价值。同时回灌热泵技术是开发和利用浅层地能(热)的有效技术之一。

•  同井回灌热泵系统这一新技术自 2001 年在北京某工程上投入运行以来,其技术的推广与应用很快,到 2003 年底已完成 160 多个项目,总建筑面积超过 200 × 10 4 m 2 。这与燃煤热源相比,在环境方面,相当于减少 180000 吨 CO 2 排放量, 1760 吨 SO 2 排放量和 1280 吨 NOx 排放量;在初投资方面,每 m 2 造价为 250 元 —380 元;在运行费用方面,冬季供暖的运行费用每 m 2 为 13 元 —28 元之间。

•  众所周知,国外地下水源热泵的应用已有 50 多年的历史了,这 50 多年来,人们对地下水源热泵运行中出现的问题做了很多调查与分析,发现回灌阻塞、腐蚀与水质、水泵功耗过高等问题是地下水源热泵运行成败的关键问题。由于同井回灌技术采取在井中加装隔板的技术措施来提高回灌压力,以使回水通畅。因此,在 160 多项目中,回灌效果良好。同时,北京市水利局水环境监测中心在过去的三年中对某些井的井内及周围地下水的水质质量( 27 项指标)进行了跟踪监测。监测结果表明,在 27 项指标中除出水和回灌水水温外其余指标均没有明显的变化。这充分表明通井回灌热泵系统未对地下水水质造成影响。据此,可以为回井回灌热泵系统不破坏地下水的分布、不改变地下水的水量与水质量。

•  通过几年的运行实践,初步摸索到:

•  标准的单井抽灌井的结构参数为:井孔直径 800mm, 井管直径 500mm ,井深 85m ,抽水和回灌水管直径 DN100 ;

•  在粗沙、卵石地层,降深 5m 时出水量 100t/h 条件下,标准的单井抽灌井的性能参数为:井水循环量 100t/h ,水温 10-20 ℃ , 取热时抽灌水温差 5 ℃,取热能力 580KW;

•  井的数量一般取决于主机的配置,原则上,井的出力和主机的需要量应该相等;

•  井位于建筑物的距离应大于 10m。井与井之间的距离也应大于10m;

•  单井抽灌井对地下水的水质无特殊要求,只要满足国家地下水水质分类标准中的五类水即可使用。

•  通过几年的运行实践,充分认识到,由于抽水和回灌水温度的不同,引起地下水和含水层固体骨架温度的变化。地下水与地下水、地下水与固体骨架、固体骨架与固体骨架、含水层与相邻的顶、底板岩土层之间发生着复杂的传热与传质的过程。为此,哈工大初步模拟了同井回灌热泵地下水运动的热力特性,分析了含水层参数、热泵负荷、热弥散等对井的出水温度和含水层温度场的影响。

•  同井回灌热泵系统由于抽水井和回水井均在一起,这在一定程度上有利于回灌,减少了场地,但也增加了热贯通的可能性。从热贯通角度来说,渗透系数比(水平渗透系数 / 竖向渗透系数)的大小是同井回灌热泵工程成败的关键,大的渗透系数比能显著减轻热贯通。

•  在单井回灌热泵应用基础上开发了双温热泵,并推出冰蓄冷集成系统,双温热泵三联供系统和单井回灌热泵系统在北京替煤改造工程的设计实例,这充分表明单井回灌热泵系统应用前景广阔。建议今后应做好以下工作:

•  对已有工程进一步跟踪调查与分析。

•  加强应用基础的研究。如同井回灌热泵系统地下水运移数值模拟和实验研究。

 

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