利用熱泵空調(diào)系統(tǒng)夏季運行需水量和回灌井滲流量的數(shù)學模型,計算回灌井半徑,采用增大滲流面積的方法,獲得較好回灌效果;由需水量計算匹配的潛水泵功率,使系統(tǒng)節(jié)能效果更佳;試驗證明,在天津地區(qū)農(nóng)村住戶采用一抽一灌的異井回灌方式,效果良好。

1、前言

　　隨著北方地區(qū)廣大農(nóng)民群眾生活水平的提高,人們對住宅舒適性的要求也越來越高,如果簡單照搬目前的城鎮(zhèn)建設模式,完全依靠常規(guī)商品能源解決農(nóng)村建筑的能源供應,將使我國建設能耗增加,給我國能源供應帶來巨大問題。因此,針對農(nóng)村現(xiàn)實條件,必須在煤、石油、天然氣等能源面臨枯竭、環(huán)境污染嚴重的前提下,尋找一種廉價且存儲量豐富的綠色能源,以解決農(nóng)村冬季供曖和夏季制冷的問題。淺層地熱能具有儲量大且再生迅速的特點,開采技術不高。淺層地熱能的利用通常需要借助于熱泵組成的地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)設備^[1] 。我國的地源熱泵技術起步較晚^[2] ,其中異井循環(huán)水源熱泵以其性能穩(wěn)定而備受重視,但是只能適用于地下水較為豐富且水位埋深不大的地域,且抽取的水需要全部回灌。天津地區(qū)的地域條件較為適合,且村鎮(zhèn)地區(qū)此種資源豐富,可作為建筑能源使用,達到節(jié)省常規(guī)能源保護環(huán)境的雙重需要。

　　本文通過熱泵空調(diào)系統(tǒng)異井回灌水循環(huán)的數(shù)學模型進行理論計算、設計不同建筑物所需回灌井的大小,探討在天津農(nóng)村地區(qū)應用水源熱泵空調(diào)、解決取水量與回灌水量平衡的方法,在節(jié)能和減少初投資基礎上, 使水源管井符合( GB50366 -2005)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》的規(guī)定。

2、水文地質條件

　　本課題試驗基地選在天津市靜海縣獨流鎮(zhèn),位于子牙河、南運河與獨流減河交匯處,屬于海積沖積低平原,海撥小于5m,地勢低平,由近代海侵層和河流沖積而成。淺層地下水為平原區(qū)孔隙水第I含水組,屬于地表下第一含水組,水力特性為潛水^[3] ,含水層底界深度一般在70m以內(nèi)。降水入滲補給量是最主要的補給量,約占總補給量的80%以上。由于降水總量大部分消耗于蒸發(fā)和蒸騰,僅其中一小部分補給地表水和地下水。獨流鎮(zhèn)所在區(qū)域屬于中等富水區(qū),單井涌水量( 500～1000)m³ /d (5. 79～11. 57kg/ s) ;潛水水位埋藏深度約3m;地下水化學類型Cl·HCO₃ - Na、(Na·Ca) ;礦化度2g/L;水溫相對穩(wěn)定,屬于重度開采區(qū)( P < 0. 4, P =可開采量/開采量) 。因此,在此區(qū)域開發(fā)利用水資源,抽取水能否全部回灌,顯得尤為重要。

　　本課題選擇第一含水組(淺層地下水)作為熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱交換循環(huán)的水源。

6、結語

　　一般情況下地井水源熱泵空調(diào),取水井與回灌井數(shù)量應不小于1∶2,但是鉆井數(shù)量的增加,會使成本增加。根據(jù)天津地區(qū)單井涌水量以及理論計算和試驗結果表明,在天津地區(qū)農(nóng)村住戶,利用淺層水資源,并保證抽取的地下水能夠回灌到同一水層,避免地面沉降,采取一抽一灌的回灌方式是可行的。當回灌井(內(nèi))半徑為200mm時,能滿足建筑使用面積不超過300m² 的空調(diào)需水量回灌的需要。異井循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)水溫穩(wěn)定,有利于系統(tǒng)運行性能。選擇匹配的潛水泵功率,會使系統(tǒng)節(jié)能效果更佳。

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