《地源熱泵大學(xué)堂》（連載六）
馬最良
哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院教授
第3講 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
（接上期）
3.2 地下水源熱泵系統(tǒng)回灌問(wèn)題的分析與思考
3.2.1研究背景
在地下水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用推廣中，如何評(píng)價(jià)一個(gè)運(yùn)行的地下水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)劣。首先應(yīng)該看它能否100%的回灌地下水，然后才能看它的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等。因此，地下水源熱泵系統(tǒng)的回灌問(wèn)題始終是大家所關(guān)注與研究的問(wèn)題。為什么這樣？這是由下面的背景情況所決定的的。
1、我國(guó)由于地下水超采現(xiàn)在嚴(yán)重，引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重[7]。主要表現(xiàn)在：
● 由于地下水開(kāi)采過(guò)于集中，我國(guó)一些城市地下水位持續(xù)下降，降落漏斗面積不斷擴(kuò)大，地面下沉。至今，我國(guó)已有50多個(gè)大中城市出現(xiàn)了區(qū)域性地面沉降，80%分布在沿海地區(qū)，較為嚴(yán)重的是上海、天津、滄州、蘇州、寧波等地；
● 沿海地區(qū)，特別是山東半島、遼東半島和渤海灣由于地下水超采造成不同程度的海水入侵；
● 在我國(guó)北方、云貴高原和兩廣等開(kāi)采巖溶地下水的地區(qū)，由于超采，巖溶塌陷現(xiàn)象也比較普遍。
基于這種情況，在推廣和應(yīng)用地下水源熱泵系統(tǒng)時(shí)，首要的任務(wù)是保護(hù)地下水資源。地下水源熱泵只能通過(guò)地下水采集淺層地溫能和季節(jié)儲(chǔ)存的熱能，而不得對(duì)地下水資源造成浪費(fèi)和污染。基本實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡，不能引發(fā)地下水超采現(xiàn)象。
2、運(yùn)行實(shí)踐也表明，在目前的技術(shù)條件下，回灌井堵塞問(wèn)題是常見(jiàn)的現(xiàn)象，它已成為制約地下水源熱泵應(yīng)用的瓶頸。例如：
● 文獻(xiàn)[8]指出，從武漢市普查項(xiàng)目情況來(lái)看，由于熱源井設(shè)計(jì)、施工工藝、回灌技術(shù)、運(yùn)行維修等方面的問(wèn)題，地下水源熱泵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到100%回灌的項(xiàng)目不多，回灌率在70%~100%之間。
● 文獻(xiàn)[9]指出，在沈陽(yáng)城區(qū)調(diào)查的60個(gè)地下水源熱泵項(xiàng)目中，回灌正常的有31個(gè)項(xiàng)目，僅占到51%。
● 文獻(xiàn)[10]指出，根據(jù)對(duì)我國(guó)西部地區(qū)地下水源熱泵使用情況的分析，回灌井運(yùn)行短者數(shù)日，長(zhǎng)者2~3年后，出現(xiàn)回灌水量明顯減少，甚至報(bào)廢的現(xiàn)象比較普遍。
● 據(jù)Dillon等人對(duì)40個(gè)回灌井實(shí)例的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)80%的回灌井出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，其中65%的井堵塞原因已經(jīng)查明，其余15%的井堵塞原因尚不清楚。
因此，為了解決地下水源熱泵系統(tǒng)回灌堵塞問(wèn)題應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作：
① 學(xué)習(xí)水資源管理、地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)與利用、地下含水層儲(chǔ)能等各領(lǐng)域地下水回灌技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，采取防止回灌堵塞的技術(shù)措施。以預(yù)防堵塞為主。
② 積極尋求易于回灌的地下水源熱泵系統(tǒng)形式，從源頭上解決回灌堵塞問(wèn)題。
③ 回灌堵塞的治理。
④ 加強(qiáng)與完善熱源井的運(yùn)行管理。
⑤ 加強(qiáng)對(duì)地下水源熱泵系統(tǒng)回灌技術(shù)的基礎(chǔ)研究力度。
3.2.2 回灌井堵塞現(xiàn)象與評(píng)價(jià)方法[11]
回灌井堵塞現(xiàn)象可歸納總結(jié)為：
● 隨著回灌時(shí)間的增加，井的回灌水位不斷升高，單位回灌水量逐漸減少；
● 當(dāng)保持一定的水頭時(shí)，隨著回灌時(shí)間的增加，回灌水量逐漸減少；
● 當(dāng)保持一定的回灌水量時(shí)，隨著回灌時(shí)間的增長(zhǎng)，回灌水位逐漸升高，以至水從井口溢出；
● 連續(xù)回灌一般時(shí)間后，回?fù)P時(shí)抽出的水呈銹黃色，并含有大量的雜質(zhì)和小氣泡，井的動(dòng)態(tài)水位顯著下降，甚至低于深井泵的吸水過(guò)濾器出現(xiàn)斷水；
● 回灌井經(jīng)過(guò)多的采、灌后，井的單位回灌量和單位開(kāi)采量逐年減少。
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