水源熱泵空調系統水井打井工藝

一、水源熱泵空調系統

    水源熱泵空調系統是當今最佳的中央空調系統形式之一，它具有節能、環保、一機多用及運行可靠等優點。但在具體的項目工程中能否得到合理利用，主要取決于水源條件。

一般來說，水源條件取決于四個因素：水源水的獲取，水量，水溫及水質。

   （1）水源水的獲取

    1）、對于地表水、湖水、海水、江河水、城市廢水、工業廢水等水源的利用，政府一般不進行干預，有的水源水（如城市污水、工業廢水）政府還有鼓勵利用的優惠政策。

    2）、對于地下水，作為國家的資源之一，政府對開采與使用有各種限制政策和法規。要獲取地下水時，要通過有關政府主管部門的批準方可。水資源管理部門各地設置不同，大體上有如下部門進行管理：規劃局、市政局、地礦局、水務局、節水辦等。

   （2）水源水量

    水源水量是否滿足具體工程的要求，與建筑物冷（熱）負荷的大小、空調系統的運行方式、空調系統設計方案（例如是否采用蓄水池、是否采用輔助加熱或輔助冷卻方式）、水源水的溫度等因素有關。設計時應通過全面的分析、精確的計算和合理的方案去解決。

   （3）水源溫度

    一般來講，水源熱泵中央空調系統對水源水溫度要求的范圍是：制熱情況下，進蒸發器的水溫為10～22℃；制冷情況下，進冷凝器的水溫為18～40℃。

   （4）水質

    對于水源中央空調系統主機而言，進入其冷凝器、蒸發器的水質有較高要求，如果水源水質達不到要求時，可采取各種處理手段來滿足水源中央空調主機對水質的要求。因此，一般來講，水源水質不是影響水源中央空調系統應用的主要因素。

    二、水井工藝

    在地下水取水構筑物中最常見的型式是管井，一般由出水井孔、井壁管、濾水管、沉砂管組成。井孔用鉆機鉆成，井壁管安裝在非含水層處，用以支撐井孔孔壁，防止坍塌，井管與孔口周圍用粘土或水泥等不透水材料封閉，防止地面污水滲入；濾水管安裝在含水層處，除有井壁管作用外其主要作用是濾水擋砂；井管最底部為沉砂管，用以沉積水泥沙，延長管井使用壽命。

     1）、井口裝置

     管井竣工后要安裝井口裝置，裝置一般固定在澆注的混凝土基礎上。井口裝置可以自行焊制，也可向有關水泵廠家購買。

    2）、井泵

    管井所用水泵有兩種類型：深井泵和潛水泵。深井泵的電動機在地面，井內有一個長傳動軸，因而對井筒垂直度要求高，轉速大多在1440r／min；潛水泵底部安裝有絕緣防水電動機，浸沒于井水之中。潛水泵對井筒垂直度要求低。其轉速較高，轉速大多在2850r／min。在同樣安裝條件下，潛水泵揚程比深井泵高得多。同一揚程下，潛水泵體積比深井泵小。潛水泵價格高，但深井泵安裝和維修工作量大。目前，大多數管井采用潛水泵。潛水泵下放深度應在動水位之下5米處，安裝要平穩，泵體應居中。一般依據井管內徑、流量和揚程要求，按照生產廠家提供的樣本選配適合的水泵，再根據所需電功率選擇電機、配套電纜。水泵揚程應包括井內動水位到機房地面高度、管道阻力、水泵管道阻力和設備揚程。

    3）、泵房
   為保護管井，一般在管井井處建筑泵房。泵房可建成地面泵房，也可建成地下泵房。后者不占用地面空間，便于地面綠化美化。

   （2）供水水源的可行性研究

    既擬采用水源中央空調系統時，應先調查了解工程場地的供水水源條件，或向當地水資源管理部門咨詢，或請專業隊伍進行必要的水文地質調查或水文地球物理勘察，了解是否有可利用的水源，通過可行性研究，確定利用地表水或地下水的供水水源方案。

    （3）管井工程的設計

     擬選擇地下水源管井取水方案時，對于規模較大的工程所涉及的抽水井和回灌井井位、井距、井數、井徑、井深和井身結構等要素，應根據所需水量和地下水回灌需要，結合場地環境和水文地質條件，因地制宜地設計確定。井位布置要合理，井距控制在制冷（或采暖）期間不產生地下水井間干擾。井深要大于變溫帶深度，以保證冬季水源水溫度＞8℃。為防止回灌井堵塞，確保水源系統長期穩定供水，抽水井和回灌井要互相切換使用，因而要求各個井的井深和井身結構相近。井中濾水管和濾網應有一定強度，能承受往復水流的變換壓力。

（4）管井施工質量

    必須十分重視管井施工質量問題，應找專業隊伍施工，做好每一工藝環節，建成優質井，才能獲得較大出水量和優質水。一口優質井可以使用二十多年。成井質量不好，不僅影響井的壽命，還影響到該井的取水和回灌效果，最終影響到水源中央空調系統能否正常工作和制熱（制冷）效率。甲方應參與最后階段的抽水試驗工作，認定可信和準確的結果數據。管井竣工后，應由甲方、施工單位和行政主管部門或監理會同到現場，按合同規定的水量、水溫和水質要求進行工程質量驗收。

    三、水質處理與節水節電技術

 （１）水處理技術

    如果水源的水質不適宜水源中央空調機組使用時，可以采取相應的技術措施進行水質處理，使其符合機組要求。在水源系統中經常采用的水處理技術有以下幾種：

    １）、除砂器與沉淀池

    當水源水中含砂量較高時，可在水系統中加裝旋流除砂器，降低水中含砂量，避免機組和管網遭受磨損。國產旋流除砂器占地面積較小，有不同規格，可按標準處理流量選配型號和臺數。如果工程場地面積較大，也可修建沉淀池除砂。

    ２）、冷水處理器

    有些水源，特別是地表水渾濁度較大，用于回灌時容易造成管井濾水管和含水層堵塞，影響供水系統的穩定性和使用壽命。對渾濁度大的水源，可以安裝凈水器進行過濾。

    ３）、電子水處理儀

    在水源中央空調系統運行過程中，冷凝器中的循環水溫度較高，特別是在冬季制熱工況下。水溫常常在50℃以上，水中的鈣、鎂離子容易析出結垢，影響換熱效果。通常在冷凝器循環水管路中安裝電子水處理儀，防止管路結垢。同時，還可利用電子水處理儀處理藻類或細菌。

   ４）、板式換熱器

   有些水源水礦化度較高，對金屬的腐蝕性較強，如直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命。如果通過水處理的辦法減少礦化度，費用很大。通常采用加裝板式換熱器中間換熱的方式，把水源水與機組隔離開，使機組徹底避免了水源水可能產生的腐蝕作用。當水源水的礦化度小于350mg／L、含砂最小于1／百萬時，水源系統可以不加換熱器，采用直供連接。當水源水礦化度為 350－500l mg／L時，可以安裝不銹鋼板式換熱器。當水源水礦化度＞500 mg／L時，應安裝抗腐蝕性強的鈦合金板式換熱器。如水源水溫度不宜直接進機組時，也可應用換熱器將水溫調節為適用于進機組的溫度。如果機房面積大，也可安裝容積式換熱器，費用比換熱器少。

    ５）、除鐵設備

    水源中央空調系統也可以用來供應生活熱水。但有時水源水中含鐵較多，雖然對制熱沒有影響，洗浴時對人體健康也不會造成損害，但溶于水中的鐵容易生成氫氧化鐵沉積在衛生潔具上，形成有損視覺感官的黃褐色污漬。因此，當水中含鐵量>0.33mg／L時，應在水系統中安裝除鐵處理設備。

   （２）節水節電技術

    水資源費和井泵運行費往往是水源中央空調系統運行費的最大開支，節約電費與合理開采地下水以保護水資源，是水源系統設計的重要內容之一。應用混水器和變頻器是常用的節水節電措施。

    １）、混水器
    為了節約水源水用量，可在系統中安裝混水設備，一般采用容積式混水器，也可采用射流式混水器，前者體積大費用低，后者體積小費用高。
    ２）、變頻調控器
    為了節約水源用水量和用電量，可以安裝變頻調控器控制水源水泵，以取得減少耗水量和耗電量的效果。一般首先按井泵電機容量確定變頻器大小由變頻器、壓力或溫度傳感器和P.I.D控制器等部件組成恒壓閉環境控制方式，在預先設定供水壓力工況下運行?？梢园凑瞻滋旎蛞雇砥骄鶜鉁刈兓侄胃淖冾l率，調節水泵抽水量，也可用溫度參數控制變頻器，改變水泵轉數調節泵量。
     四、井水回灌
    （１）人工回灌及其目的
    為保證水源中央空調系統長期安全運行，需要穩定的地下水源供給。為此，通常借助某種工程措施，將地面水注入地下含水層中去，即所謂地下水人工補給（回灌）。這樣做可以補充地下水源，調節水位，維持儲量平衡：可以回灌儲能，提供冷熱源，如冬灌夏用，夏灌冬用；可以保持含水層水頭壓力，防止地面沉降。所以，為了保護地下水資源，確保水源中央空調系統長期可靠地運行，水源中央空調系統工程中，一般應采取回灌措施。

（２）回灌水的水質
目前，尚無回灌水水質的國家標準，各地區和各部門制定的標準不盡相同。應注意的原則是：回灌水水質要好于或等于原地下水水質，回灌后不會引起區域性地下水水質污染。實際，水源水經過機組后，只是交換了熱量，水質幾乎沒有發生變化，回灌不會引起地下水污染。

   （３）回灌類型
    根據工程場地的實際情況，可采用地面滲入補給、誘導補給和注入補給。注入式回灌一般利用管井進行，常采用無壓（自流）、負壓（真空）和加壓（正壓）回灌等方法。無壓自流回灌適于含水層滲透性好，井中有回灌水位和靜止水位差。真空負壓回灌適于地下水位埋藏深（動水位埋深在10米以下），含水層滲透性好．加壓回灌適用于地下水位高，透水性差的地層。對于抽灌兩用井，為防止井間互相干擾，應控制合理井距。

   （４）回灌量

    回灌量的大小與水文地質條件、管井質量、回灌方法等有關，其中水文地質條件是影響回灌量的主要因素。一般說，出水量大的井回灌量也大。在基巖裂隙含水層和巖溶含水層中回灌，在一個回灌年度內，回灌水位和單位回灌量變化都不大；在礫卵石含水層中，單位回灌量約為單位出水量的80％以上。在粗砂含水層中，單位回灌量約為單位出水量的50～70％。中細砂含水層中，單位回灌量約為單位出水量的30～50％。抽灌水量之比是確定抽灌井數的主要依據。

   （５）回揚

    預防和處理井管堵塞主要采用回揚的方法，即在回灌井中開泵抽排水中的堵塞物。為清除堵塞含水層和井管的雜質，在進行回灌后必須經常進行回揚。每口回灌井回揚次數和回揚持續時間主要由含水層顆粒大小和滲透性而定。在巖溶裂隙含水層進行管井回灌，長期不回揚，回灌能力仍能維持現狀。在松散粗大顆粒含水層進行管井回灌，回揚時間約一周l～2次；在中、細顆粒含水層里進行管井回灌，回揚間隔時間應進一步縮短。對細顆粒含水層來說，這一點尤為重要。通過實驗證實：在幾次回灌之間進行回揚與連續回灌不進行回揚相比，前者能恢復回灌水位，保證回灌井正常工作。在回灌過程中，掌握適當回揚次數和時間，才能獲得好的回灌效果，如果怕回揚多占時間，少回揚甚至不回揚，結果管井和含水層受堵，反而得不償失。回揚持續時間以渾水出完，見到清水為止。