[發明專利]一種地源熱泵封閉式等量取水還水系統

有效

• 申請號: 201810526254.5
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108731289B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 丁祥
• 申請（專利權）人: 丁祥
• 主分類號: F24T10/20
• 分類號: F24T10/20;F25B30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種地源熱泵封閉式等量取水還水系統，它是由：一個以上封閉式回灌井、回灌井專用氣水分離器、真空負壓機組、潛水泵、抽氣管、封閉式取水井、帶氣水分離器的旋流除沙器、流量分配管和地源熱泵機組組成，所述封閉式取水井動水位以上井管采用不透氣的管材焊接，密封式井蓋上面分別與真空負壓機組的抽氣管和帶氣水分離器的旋流除沙器進水管連接，地源熱泵機組出水管與流量分配管連接，流量分配管埋在地下分別與各個封閉式回灌井連接，在各個封閉式回灌井的頂部安裝回灌井專用氣水分離器。它解決了現有技術不能實行封閉式加壓回灌、井水不能等量回灌、不能長久持續回灌、不能充分利用地下含水層立體貯能的難題，有助于推廣使用。

技術領域

本發明涉及地源熱泵工程打井取水還水技術領域，尤其涉及一種地源熱泵封閉式等量取水還水系統。

背景技術

最近十幾年來我國大力推廣地源熱泵節能減排，全國各地做了很多打井取水的地源熱泵工程，由于現有技術都是采用開口井自流取水，都是采用開口井自流回灌，在地下水位較淺和滲透系數較小的地方，因為沒有自然回灌能力根本不能回灌。即使在地下水位較深、自然回灌能力較強、含水層滲透系數較好的地方也是一年回灌較好、二年回灌較差、三年不能回灌。因為都是采用開口井取水還水，井水有與空氣接觸的機會，容易發生氧化反應，生成氧化物和微生物堵塞回灌井和地下含水層。因為把含有氣體的井水回灌到地下，在含水層中造成氣相堵塞和氧化物微生物堵塞，導致不能持續回灌。很多地源熱泵工程都是取多回少，甚至只抽不灌，導致很多城市地下水位嚴重下降，破壞了生態平衡。為了保護地下水資源，很多地方政府已經把地源熱泵取水井封了，并且出臺文件禁止開采地下水。一邊推廣地源熱泵，一邊封殺地源熱泵，讓地源熱泵行業陷入十分尷尬境地。

有的工程因為地下水位較淺，為了解決井水回灌難題打了很多回灌井，但是因為開口井沒有自然回灌能力還是不能等量回灌；為了解決井水回灌難題，很多人將取水井和回灌井經常互換抽灌，稱為回揚洗井，雖然短暫解決了含水層氣阻問題，但是因為反復正反抽灌反復改變地下含水層滲透通道，造成含水層物理堵塞導致不能持續回灌；為了解決井水回灌難題，有的人把取水井和回灌井靠得很近，并且超強度開采地下水，有意讓取水井內動水位大幅度下降，迫使形成很深很大的漏斗區，利用漏斗區吸引回灌水回流，稱為真空負壓回灌，這種做法危害極大，容易引起地質空洞和地面塌陷，容易引起地面建筑物下沉，同時也因為回灌水在地下快速流動，容易形成管涌貫通性熱短路；也有人采用下層抽水上層回灌的單井抽灌方案，表面上解決了井水回灌難題，由于回灌水沒有與地下含水層土壤充分熱交換就被抽上來了，夏季制冷時抽上來的井水溫度越來越高，冬季供暖時抽上來的井水溫度越來低，導致地源熱泵機組能效比越來越低，制冷量制熱量越來越小，直至地源熱泵機組自動保護停機不能運行，全國各地這樣死掉的項目很多。

為了回避井水回灌難題，國家鼓勵采用垂直埋管與土壤換熱的方式實施地源熱泵工程。由于垂直埋管的地源熱泵系統完全依靠管材與土壤之間傳熱方式利用地溫，因為北方單供暖的地源熱泵系統只取熱不貯熱，從垂直埋管里得到的水溫越來越低，導致很多垂直埋管的地源熱泵供暖項目徹底不能運行。原因在于垂直埋管換熱系統完全依靠管材內部水溫低于管材外部土壤溫度才能實現能量傳遞，完全依靠靠近垂直埋管的土壤溫度低于遠離垂直埋管的土壤溫度才能實現能量傳遞，決定了從垂直埋管里得到的水溫至少要比地下土壤原始溫度降低10℃。由于地源熱泵換熱水源溫度每降低1℃制熱能效比降低3％，與使用原始地溫地下水直接換熱的地源熱泵相比，由于水溫降低10℃以上決定了采用垂直埋管換熱的地源熱泵機組能效比降低30％以上。又因北方土壤溫度本來就低，加之單供暖的地源熱泵系統只取熱不貯熱，從垂直埋管里得到的水溫更低，導致地源熱泵機組制熱能效比很低，直至自動保護停機不能運行。同時由于采用垂直埋管的地源熱泵地下工程占地多造價高，決定了采用垂直埋管的地源熱泵系統難以推廣。

為了解決井水回灌難題，地源熱泵行業費盡了心機，迫切需要一種能在各種水文地質條件下等量取水還水，而且能夠保證井水長久持續回灌，能夠保證地下含水層土壤熱平衡的新技術出現。