水源热泵空调系统水井打井工艺

日期：地暖网

一、水源热泵空调系统

水源热泵空调系统是当今最佳的中央空调系统形式之一，它具有节能、环保、一机多用及运行可靠等优点。但在具体的项目工程中能否得到合理利用，主要取决于水源条件。

一般来说，水源条件取决于四个因素：水源水的获取，水量，水温及水质。

（1）水源水的获取

1）、对于地表水、湖水、海水、江河水、城市废水、工业废水等水源的利用，政府一般不进行干预，有的水源水（如城市污水、工业废水）政府还有鼓励利用的优惠政策。

2）、对于地下水，作为国家的资源之一，政府对开采与使用有各种限制政策和法规。要获取地下水时，要通过有关政府主管部门的批准方可。水资源管理部门各地设置不同，大体上有如下部门进行管理：规划局、市政局、地矿局、水务局、节水办等。

（2）水源水量

水源水量是否满足具体工程的要求，与建筑物冷（热）负荷的大小、空调系统的运行方式、空调系统设计方案（例如是否采用蓄水池、是否采用辅助加热或辅助冷却方式）、水源水的温度等因素有关。设计时应通过全面的分析、精确的计算和合理的方案去解决。

（3）水源温度

一般来讲，水源热泵中央空调系统对水源水温度要求的范围是：制热情况下，进蒸发器的水温为10～22℃；制冷情况下，进冷凝器的水温为18～40℃。

（4）水质

对于水源中央空调系统主机而言，进入其冷凝器、蒸发器的水质有较高要求，如果水源水质达不到要求时，可采取各种处理手段来满足水源中央空调主机对水质的要求。因此，一般来讲，水源水质不是影响水源中央空调系统应用的主要因素。

二、水井工艺

在地下水取水构筑物中最常见的型式是管井，一般由出水井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成。图1为浅井井身结构的示意图。井孔用钻机钻成，井壁管安装在非含水层处，用以支撑井孔孔壁，防止坍塌，井管与孔口周围用粘土或水泥等不透水材料封闭，防止地面污水渗入；滤水管安装在含水层处，除有井壁管作用外其主要作用是滤水挡砂；井管最底部为沉砂管，用以沉积水泥沙，延长管井使用寿命。

图1 管井结构示意图

（1）井口装置、井泵和泵房

1）、井口装置

管井竣工后要安装井口装置，装置一般固定在浇注的混凝土基础上。井口装置可以自行焊制，也可向有关水泵厂家购买。

2）、井泵

管井所用水泵有两种类型：深井泵和潜水泵。深井泵的电动机在地面，井内有一个长传动轴，因而对井筒垂直度要求高，转速大多在1440r／min；潜水泵底部安装有绝缘防水电动机，浸没于井水之中。潜水泵对井筒垂直度要求低。其转速较高，转速大多在2850r／min。在同样安装条件下，潜水泵扬程比深井泵高得多。同一扬程下，潜水泵体积比深井泵小。潜水泵价格高，但深井泵安装和维修工作量大。目前，大多数管井采用潜水泵。潜水泵下放深度应在动水位之下5米处，安装要平稳，泵体应居中。一般依据井管内径、流量和扬程要求，按照生产厂家提供的样本选配适合的水泵，再根据所需电功率选择电机、配套电缆。水泵扬程应包括井内动水位到机房地面高度、管道阻力、水泵管道阻力和设备扬程。

3）、泵房

为保护管井，一般在管井井处建筑泵房。泵房可建成地面泵房，也可建成地下泵房。后者不占用地面空间，便于地面绿化美化。

（2）供水水源的可行性研究

既拟采用水源中央空调系统时，应先调查了解工程场地的供水水源条件，或向当地水资源管理部门咨询，或请专业队伍进行必要的水文地质调查或水文地球物理勘察，了解是否有可利用的水源，通过可行性研究，确定利用地表水或地下水的供水水源方案。

（3）管井工程的设计

拟选择地下水源管井取水方案时，对于规模较大的工程所涉及的抽水井和回灌井井位、井距、井数、井径、井深和井身结构等要素，应根据所需水量和地下水回灌需要，结合场地环境和水文地质条件，因地制宜地设计确定。井位布置要合理，井距控制在制冷（或采暖）期间不产生地下水井间干扰。井深要大于变温带深度，以保证冬季水源水温度＞8℃。为防止回灌井堵塞，确保水源系统长期稳定供水，抽水井和回灌井要互相切换使用，因而要求各个井的井深和井身结构相近。井中滤水管和滤网应有一定强度，能承受往复水流的变换压力。

（4）管井施工质量

必须十分重视管井施工质量问题，应找专业队伍施工，做好每一工艺环节，建成优质井，才能获得较大出水量和优质水。一口优质井可以使用二十多年。成井质量不好，不仅影响井的寿命，还影响到该井的取水和回灌效果，最终影响到水源中央空调系统能否正常工作和制热（制冷）效率。甲方应参与最后阶段的抽水试验工作，认定可信和准确的结果数据。管井竣工后，应由甲方、施工单位和行政主管部门或监理会同到现场，按合同规定的水量、水温和水质要求进行工程质量验收。

三、水质处理与节水节电技术

（１）水处理技术

如果水源的水质不适宜水源中央空调机组使用时，可以采取相应的技术措施进行水质处理，使其符合机组要求。在水源系统中经常采用的水处理技术有以下几种：

１）、除砂器与沉淀池

当水源水中含砂量较高时，可在水系统中加装旋流除砂器，降低水中含砂量，避免机组和管网遭受磨损。国产旋流除砂器占地面积较小，有不同规格，可按标准处理流量选配型号和台数。如果工程场地面积较大，也可修建沉淀池除砂。

２）、冷水处理器

有些水源，特别是地表水浑浊度较大，用于回灌时容易造成管井滤水管和含水层堵塞，影响供水系统的稳定性和使用寿命。对浑浊度大的水源，可以安装净水器进行过滤。

３）、电子水处理仪

在水源中央空调系统运行过程中，冷凝器中的循环水温度较高，特别是在冬季制热工况下。水温常常在50℃以上，水中的钙、镁离子容易析出结垢，影响换热效果。通常在冷凝器循环水管路中安装电子水处理仪，防止管路结垢。同时，还可利用电子水处理仪处理藻类或细菌。

４）、板式换热器

有些水源水矿化度较高，对金属的腐蚀性较强，如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命。如果通过水处理的办法减少矿化度，费用很大。通常采用加装板式换热器中间换热的方式，把水源水与机组隔离开，使机组彻底避免了水源水可能产生的腐蚀作用。当水源水的矿化度小于350mg／L、含砂最小于1／百万时，水源系统可以不加换热器，采用直供连接。当水源水矿化度为 350－500l mg／L时，可以安装不锈钢板式换热器。当水源水矿化度＞500 mg／L时，应安装抗腐蚀性强的钛合金板式换热器。如水源水温度不宜直接进机组时，也可应用换热器将水温调节为适用于进机组的温度。如果机房面积大，也可安装容积式换热器，费用比换热器少。

５）、除铁设备

水源中央空调系统也可以用来供应生活热水。但有时水源水中含铁较多，虽然对制热没有影响，洗浴时对人体健康也不会造成损害，但溶于水中的铁容易生成氢氧化铁沉积在卫生洁具上，形成有损视觉感官的黄褐色污渍。因此，当水中含铁量>0.33mg／L时，应在水系统中安装除铁处理设备。

（２）节水节电技术

水资源费和井泵运行费往往是水源中央空调系统运行费的最大开支，节约电费与合理开采地下水以保护水资源，是水源系统设计的重要内容之一。应用混水器和变频器是常用的节水节电措施。

１）、混水器

为了节约水源水用量，可在系统中安装混水设备，一般采用容积式混水器，也可采用射流式混水器，前者体积大费用低，后者体积小费用高。 ２）、变频调控器

为了节约水源用水量和用电量，可以安装变频调控器控制水源水泵，以取得减少耗水量和耗电量的效果。一般首先按井泵电机容量确定变频器大小由变频器、压力或温度传感器和P.I.D控制器等部件组成恒压闭环境控制方式，在预先设定供水压力工况下运行。可以按照白天或夜晚平均气温变化分段改变频率，调节水泵抽水量，也可用温度参数控制变频器，改变水泵转数调节泵量。 四、井水回灌

（１）人工回灌及其目的

为保证水源中央空调系统长期安全运行，需要稳定的地下水源供给。为此，通常借助某种工程措施，将地面水注入地下含水层中去，即所谓地下水人工补给（回灌）。这样做可以补充地下水源，调节水位，维持储量平衡：可以回灌储能，提供冷热源，如冬灌夏用，夏灌冬用；可以保持含水层水头压力，防止地面沉降。所以，为了保护地下水资源，确保水源中央空调系统长期可靠地运行，水源中央空调系统工程中，一般应采取回灌措施。

（２）回灌水的水质

目前，尚无回灌水水质的国家标准，各地区和各部门制定的标准不尽相同。应注意的原则是：回灌水水质要好于或等于原地下水水质，回灌后不会引起区域性地下水水质污染。实际，水源水经过机组后，只是交换了热量，水质几乎没有发生变化，回灌不会引起地下水污染。

（３）回灌类型

根据工程场地的实际情况，可采用地面渗入补给、诱导补给和注入补给。注入式回灌一般利用管井进行，常采用无压（自流）、负压（真空）和加压（正压）回灌等方法。无压自流回灌适于含水层渗透性好，井中有回灌水位和静止水位差。真空负压回灌适于地下水位埋藏深（动水位埋深在10米以下），含水层渗透性好．加压回灌适用于地下水位高，透水性差的地层。对于抽灌两用井，为防止井间互相干扰，应控制合理井距。

（４）回灌量

回灌量的大小与水文地质条件、管井质量、回灌方法等有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素。一般说，出水量大的井回灌量也大。在基岩裂隙含水层和岩溶含水层中回灌，在一个回灌年度内，回灌水位和单位回灌量变化都不大；在砾卵石含水层中，单位回灌量约为单位出水量的80％以上。在粗砂含水层中，单位回灌量约为单位出水量的50～70％。中细砂含水层中，单位回灌量约为单位出水量的30～50％。抽灌水量之比是确定抽灌井数的主要依据。

（５）回扬

预防和处理井管堵塞主要采用回扬的方法，即在回灌井中开泵抽排水中的堵塞物。为清除堵塞含水层和井管的杂质，在进行回灌后必须经常进行回扬。每口

回灌井回扬次数和回扬持续时间主要由含水层颗粒大小和渗透性而定。在岩溶裂隙含水层进行管井回灌，长期不回扬，回灌能力仍能维持现状。在松散粗大颗粒含水层进行管井回灌，回扬时间约一周l～2次；在中、细颗粒含水层里进行管井回灌，回扬间隔时间应进一步缩短。对细颗粒含水层来说，这一点尤为重要。通过实验证实：在几次回灌之间进行回扬与连续回灌不进行回扬相比，前者能恢复回灌水位，保证回灌井正常工作。在回灌过程中，掌握适当回扬次数和时间，才能获得好的回灌效果，如果怕回扬多占时间，少回扬甚至不回扬，结果管井和含水层受堵，反而得不偿失。回扬持续时间以浑水出完，见到清水为止。