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湖北武漢地區(qū)地源熱泵設(shè)計應(yīng)重視的問題

 

  1.水源和取水許可


  使用水源熱泵的前提是必須有可供采取的充足的地下水源,漢口情況較好,地下水呈面狀分布,徑流緩慢,補(bǔ)給充足;武昌、漢陽就要根據(jù)具體情況掌握,地下水分布圖可找權(quán)威的水文技術(shù)行政部門了解咨詢。


    有了水源以后,必須向水行政主管部門(水務(wù)局水資源管理處)申報,申報時必須有權(quán)威部門的地下水開采和回灌設(shè)計報告,得到批復(fù)后還必須繳交水資源使用費(生活用0.02元/米3,工業(yè)用0.03元/米3)。申報時還必須附上第三方確認(rèn),特別是取水井鄰近城市重大基礎(chǔ)設(shè)施和重點工程時。


    2.取水和回灌


  從上面香榭里花園的水文地質(zhì)分析和計算結(jié)果可以看出,只取水不進(jìn)行有效回灌或回灌不慎造成地下水污染的都是極不負(fù)責(zé)任的行為,都會造成這項利國利民的好事以人人談之色變的惡名而夭折。并且這種不負(fù)責(zé)任的行為造成的損失是無法挽回的,天津唐沽地下水過量開采,導(dǎo)致海水滲透進(jìn)去,對生態(tài)造成嚴(yán)重破壞;西安由于地下水過量開采,導(dǎo)致大雁塔傾斜近1M,并且形成十三條縱、橫向裂縫,長達(dá)50公里,鐘樓下陷135mm。華北地區(qū)形成4萬平方公里的華北大漏斗。


    武漢地區(qū)的地下水開采和回灌都是極為有利的,46米左右,不回灌沒有理由。


    3.水源熱泵機(jī)組能效比問題


  現(xiàn)在有很多廠家出于商業(yè)競爭的需要,極力夸大水源熱泵節(jié)能、省錢效果,盲目提高所謂機(jī)組的能效比(有的機(jī)組COP值達(dá)到5.3甚至到6),實際上熱泵機(jī)組活塞機(jī)COP在3.8~4.2左右,螺桿機(jī)在4.0~4.6左右,水源熱泵機(jī)最多在此基礎(chǔ)上提高10%,充其量到5。而且單純宣揚機(jī)組的COP值有多高也沒有任何的實際意義,應(yīng)該是談?wù)麄€水源熱泵系統(tǒng)的能效比,美國制冷學(xué)會(ARI)評定“地下水源熱泵”采用的就是水源熱泵系統(tǒng)的能效比,制冷工況時,地下水源熱泵系統(tǒng)的能效比(EER)=冷負(fù)荷/井泵功率+環(huán)路功率+水源熱泵功率;制熱工況時,地下水源熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)=熱負(fù)荷/井泵功率+環(huán)路功率+水源熱泵功率。在設(shè)計水源熱泵系統(tǒng)時,應(yīng)盡量加大地下水的利用溫差,減少地下水的使用量,在較小的地下水用量和最佳的水源熱泵機(jī)組工況的優(yōu)化組合下才能達(dá)到最高的水源熱泵系統(tǒng)的使用能效比。


    4.地表水水源熱泵機(jī)組的換熱問題


  熱泵與地表水的換熱可采用開式循環(huán)或閉路循環(huán)兩種不同的形式。開式循環(huán)是用水泵抽取地表水在熱泵的換熱器中換熱后再排入水體。但在水質(zhì)較差時換熱器中易產(chǎn)生污垢,降低換熱效果,嚴(yán)重時甚至影響系統(tǒng)的正常運行。因而地表水熱泵系統(tǒng)一般采用閉路循環(huán),即把多組塑料盤管沉入水體中,熱泵的循環(huán)液通過盤管與水體換熱,可以避免因水質(zhì)不良引起的污垢和腐蝕問題。由于地表水溫度受氣候的影響較大,與空氣源熱泵類似,當(dāng)環(huán)境溫度越低時熱泵的供熱量越小,而且熱泵的性能系數(shù)也會降低。一定的地表水體能夠承擔(dān)的冷熱負(fù)荷與其面積、深度和溫度等多種因數(shù)有關(guān),需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境有無影響目前還未見到明確結(jié)論,必要時應(yīng)預(yù)先加以考慮。深水湖在夏季會產(chǎn)生溫度的分層,湖底保持較低的溫度;冬季湖面結(jié)冰后會限制湖水溫度的下降。從目前的實際工程情況來看,自然形成的淺水性湖泊受外界氣候或熱污染影響較大,人工深水湖(水庫)是可以提供給熱泵使用的較好的地表水體資源。


    5.地下耦合熱泵機(jī)組的換熱問題


  地下耦合熱泵系統(tǒng)換熱器為一個由地下埋管組成的地?zé)釗Q熱器 (geothermal heat exchanger, 或ground heat exchanger)。地?zé)釗Q熱器主要有水平埋管和豎直埋管兩種設(shè)置形式。水平埋管形式是在地面開1~2米深的溝,每個溝中埋設(shè)2、4或6根塑料管。豎直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.1~0.15 m的鉆孔或利用管樁,在鉆孔或管樁中設(shè)置1組(2根)或2組(4根)U型管并用灌井材料填實。鉆孔的深度通常為40~200m?,F(xiàn)場可用的地表面積是選擇地?zé)釗Q熱器形式的決定性因素,因此一般采用節(jié)省土地面積的豎直埋管地?zé)釗Q熱器。地?zé)釗Q熱器所需埋管的總長度需要根據(jù)埋管的形式、地下巖土的熱物性、地下的溫度和冷熱負(fù)荷的情況作詳細(xì)的計算才能確定。設(shè)置地?zé)釗Q熱器的主要費用是鉆孔的費用,正確設(shè)計地?zé)釗Q熱器埋管的長度對于保證系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性十分重要。在有條件時可以結(jié)合建筑樁基形式利用樁孔進(jìn)行埋管設(shè)置,可省去大量的鉆孔費用,施工也極為方便快捷。
 

 
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