地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，包括抽水井、熱泵機(jī)組和若干個(gè)回灌井，熱泵機(jī)組通過(guò)抽水管與管路與抽水井連通、通過(guò)回灌管與若干個(gè)回灌井分別連通，所述回灌井為封閉式井，在回灌井內(nèi)安裝有回?fù)P裝置。本發(fā)明主要目的是解決群井回灌自動(dòng)調(diào)節(jié)問(wèn)題，由于系統(tǒng)是封閉的，可以采取無(wú)壓或局部微壓回灌（整個(gè)系統(tǒng)不升壓），也可以采取低壓回灌，能大大增加回灌量。
【專利說(shuō)明】地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種涉及淺層地?zé)崮芎侠黹_(kāi)發(fā)利用的系統(tǒng)，具體地說(shuō)是在抽取了地下水，通過(guò)熱泵技術(shù)提取熱量后，如何能再把地下水全部回灌到地下的地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，用于地下水源熱泵的熱源工程，既可充分利用地?zé)豳Y源，又能有效地保護(hù)地下水資源。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水源熱泵是開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮?，?duì)建筑物供熱或制冷的成熟技術(shù)，是國(guó)家大力提倡的節(jié)能減排的重要措施。將地下水提取熱能之后如何能重新回灌到地下卻是一個(gè)全國(guó)性難題。如果因回灌不好而大量排放地下水，浪費(fèi)寶貴的水資源是得不償失的。在2009年第一屆中國(guó)地源熱泵高層論壇文獻(xiàn)中指出:“據(jù)權(quán)威業(yè)內(nèi)人士推測(cè)，我國(guó)已運(yùn)行的水源熱泵系統(tǒng)，可能有70— 80%沒(méi)有達(dá)到100%的回灌”。
[0003]回灌不好的原因主要是回灌技術(shù)不成熟。群井回灌最頭痛的問(wèn)題是對(duì)各井灌注水量的分配與調(diào)節(jié)。群井回灌目前采用的方法全部是開(kāi)敞式人工調(diào)節(jié)方法。這種方法的特點(diǎn)是:回灌水從主管道通過(guò)支管道分別流入各回灌井，向各井流入的水量有大有小，距機(jī)房越遠(yuǎn)的井流入的水量越小。各個(gè)井向地下的滲水量同樣大小不一，因而各個(gè)井的水位升幅也就有大有小。各個(gè)井的井口都是開(kāi)敞式的，升幅越大的越容易漾水。
[0004]為了解決漾水問(wèn)題，目前的方法是，在每個(gè)回灌支管上都安裝了一個(gè)蝶閥，用人工加以調(diào)節(jié)?，F(xiàn)以圖1為例加以說(shuō)明:熱泵機(jī)組3通過(guò)回灌管8向回灌井2中注水，假設(shè)3個(gè)回灌井2中I號(hào)井的升幅最大，且仍在上升。為了不使I號(hào)井漾水就要將其閥門關(guān)小，減小流入水量。其結(jié)果必然會(huì)使向Π、ΙΙΙ號(hào)井流入的水量增大，當(dāng)III號(hào)井快要漾水時(shí)就要再去調(diào)減III號(hào)井的流入水量，反過(guò)來(lái)又會(huì)增大向1、III號(hào)井的流入水量，反復(fù)調(diào)整的結(jié)果仍難免哪個(gè)井不漾水，為使所有的井都不漾水，就要減小向各個(gè)井注入的水量，增加棄水水量。
[0005]一個(gè)供暖小區(qū)往往有十幾眼或幾十眼回灌井，井?dāng)?shù)越多，人工調(diào)節(jié)越困難，總的回灌量很難達(dá)到各回灌井應(yīng)有的回灌量之和。除去地質(zhì)條件及成井工藝不好影響回灌效果夕卜，開(kāi)敞式人工調(diào)節(jié)方法是大多數(shù)工程回灌不好最重要的原因。與此同時(shí)，回灌井漾井，嚴(yán)重影響小區(qū)居民生活也就成了地源熱泵供暖普遍存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種能夠提高回灌率，克服群井回灌調(diào)試的困難，實(shí)現(xiàn)地下水全回灌的地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，包括抽水井、熱泵機(jī)組和若干個(gè)回灌井，熱泵機(jī)組通過(guò)抽水管與管路與抽水井連通、通過(guò)回灌管與若干個(gè)回灌井分別連通，所述回灌井為封閉式井，在回灌井內(nèi)安裝有回?fù)P裝置。[0008]以下是本發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化:回?fù)P裝置包括設(shè)置在回灌井內(nèi)的潛水泵，潛水泵的出水管通過(guò)自控閥連通有回?fù)P管?；?fù)P管的末端連通有雨水井。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化:所述回灌管與潛水泵的出水管通過(guò)單向閥和蝶閥連通。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化:所述每個(gè)回灌井的井口分別安裝有密封蓋。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化:所述回灌井井內(nèi)壁從井口距離靜水位的部分用混凝土或其它密封性材料進(jìn)行密封。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化:所述每個(gè)回灌井的上方覆蓋有一個(gè)錐形的井室，井室的周邊為磚砌結(jié)構(gòu)、其底部為混凝土結(jié)構(gòu)，所述回灌管上的蝶閥和單向閥以及回?fù)P管上的自控閥都安裝在井室內(nèi)。
[0013]工作時(shí)，抽水井內(nèi)的抽水泵抽取地下水為熱泵機(jī)組供熱，熱泵機(jī)組換熱后，水通過(guò)回灌管進(jìn)入各個(gè)回灌井；
由于I號(hào)回灌井距離熱泵機(jī)組最近，I號(hào)回灌井的注水量會(huì)大于其它回灌井的注水量，當(dāng)I號(hào)回灌井的動(dòng)水位已升至井口，由于井的結(jié)構(gòu)是封閉的，水不會(huì)溢出，但井中的壓力會(huì)加大；如壓力繼續(xù)加大，I號(hào)回灌井的注水量將會(huì)逐漸減小，直至注水量與井的滲水量達(dá)到平衡；此時(shí)其他井的動(dòng)水位尚未到達(dá)井口，會(huì)使流向其它回灌井的水量自動(dòng)增加；
當(dāng)另一個(gè)距離熱泵機(jī)組較近的II號(hào)回灌井因加大了注水量而升幅加大，動(dòng)水位到達(dá)II號(hào)回灌井的井口后，注水量將逐步減小，而其它III號(hào)回灌井、IV號(hào)回灌井的注水量卻會(huì)如同前面所說(shuō)的I號(hào)回灌井水位到達(dá)井口后的情形一樣，灌注水量將會(huì)自動(dòng)調(diào)增。各井增加的水量有少有多，也是自動(dòng)調(diào)整的。當(dāng)其他井的動(dòng)水位達(dá)到井口時(shí)，向各個(gè)井注入水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程皆會(huì)如此。
[0014]各回灌井的總最大滲水量及總井?dāng)?shù)可以通過(guò)地下水動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算出來(lái)。如果計(jì)算正確，自動(dòng)調(diào)整的結(jié)果至少會(huì)有I個(gè)回灌井的動(dòng)水位達(dá)不到井口(即無(wú)壓力)，此時(shí)熱泵機(jī)組末端的管道壓力與回灌初始是變化不大的，整個(gè)回灌系統(tǒng)僅為微承壓，不會(huì)增加能耗，而各井的回灌潛力卻得到了充分地發(fā)揮。如果各個(gè)井的動(dòng)水位都到達(dá)了井口，熱泵機(jī)組末端的壓力將會(huì)有所升高，回灌系統(tǒng)變?yōu)閴毫毓?，向各井的注入水量仍?huì)是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
[0015]由于多種原因，回灌井容易發(fā)生慢性堵塞而使回灌能力降低，需要對(duì)回灌井進(jìn)行回?fù)P。尤其是對(duì)于大部分砂類含水層而言，回?fù)P周期較短，每個(gè)井都安裝一臺(tái)固定的潛水泵。當(dāng)熱泵機(jī)組末端的壓力明顯升高且達(dá)到一定的限度時(shí)可開(kāi)潛水泵回?fù)P，經(jīng)過(guò)10—20分鐘短時(shí)間回?fù)P，慢性堵塞物質(zhì)(例如小氣泡、懸浮物等)被抽出來(lái)，井的滲水能力得到恢復(fù)，管道壓力就下降了。
[0016]本發(fā)明采用上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明的回灌系統(tǒng)為封閉式，整個(gè)回灌系統(tǒng)可以無(wú)壓回灌也可以承受微壓至低壓回灌而不發(fā)生滲水，隔絕了水與空氣的接觸，可以避免因水中的鐵錳離子被氧化而造成的化學(xué)堵塞。我國(guó)東北地區(qū)許多城市鐵錳超標(biāo)嚴(yán)重，例如黑龍江佳木斯、吉林梅河口、暉春等都出現(xiàn)過(guò)嚴(yán)重的化學(xué)堵塞的問(wèn)題，如采用本系統(tǒng)這個(gè)問(wèn)題是完全可以解決的。
[0017]2、本發(fā)明主要目的是解決群井回灌自動(dòng)調(diào)節(jié)問(wèn)題，由于系統(tǒng)是封閉的，可以采取無(wú)壓或局部微壓回灌(整個(gè)系統(tǒng)不升壓)，也可以采取低壓回灌，能大大增加回灌量。
[0018]3、本發(fā)明根據(jù)地質(zhì)條件的需要，在井中安裝一臺(tái)進(jìn)行了封閉的回?fù)P泵，可以隨時(shí)開(kāi)泵回?fù)P，以進(jìn)一步提高回灌效果。[0019]本發(fā)明由于具有以上有益效果，因而只要回灌井?dāng)?shù)量及成井工藝滿足要求，完全可以做到全回灌。
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】中群井開(kāi)敞式人工調(diào)節(jié)回灌示意圖；
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例中群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)回灌示意圖；
附圖3為本發(fā)明實(shí)施例中封閉式回灌井井口的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4本發(fā)明實(shí)施例中安丘官莊鎮(zhèn)政府辦公樓群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)回灌管線圖。
[0022]圖中:1_抽水井；2_回灌井；3_熱泵機(jī)組；4_壓力表；5_蝶閥；7_供水管；8_回灌管；9_回?fù)P管；10_雨水井；11_井室；12-潛水泵；13_自控閥；14_單向閥；15-抽水泵；16-密封蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例，如圖2、圖3所示，一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，包括抽水井1、熱泵機(jī)組3和若干個(gè)回灌井2，熱泵機(jī)組3通過(guò)抽水管7與管路與抽水井I連通、通過(guò)回灌管8與若干個(gè)回灌井2分別連通，所述回灌井2為封閉式井，所述每個(gè)回灌井2的井口分別安裝有密封蓋16。在回灌井2內(nèi)安裝有回?fù)P裝置。
[0024]回?fù)P裝置包括設(shè)置在回灌井2內(nèi)的潛水泵12，潛水泵12的出水管通過(guò)自控閥13和單向閥14連通有回?fù)P管9。回?fù)P管9的末端連通有雨水井10。
[0025]所述回灌管8與潛水泵12的出水管通過(guò)單向閥14和蝶閥5連通。
[0026]所述回灌井2井內(nèi)壁從井口距離靜水位的部分用混凝土或其它密封性材料進(jìn)行密封。
[0027]所述每個(gè)回灌井2的上方覆蓋有一個(gè)錐形的井室11，井室11的周邊為磚砌結(jié)構(gòu)、其底部為混凝土結(jié)構(gòu)，所述回灌管8上的蝶閥5和單向閥14以及回?fù)P管9上的自控閥13和單向閥14都安裝在井室11內(nèi)。
[0028]工作時(shí)，抽水井I內(nèi)的抽水泵15抽取地下水為熱泵機(jī)組3供熱，熱泵機(jī)組3換熱后，水通過(guò)回灌管8進(jìn)入各個(gè)回灌井2 ；
假設(shè)各回灌井的滲水量相等。由于I號(hào)回灌井2距離熱泵機(jī)組3最近，I號(hào)回灌井2的注水量會(huì)大于其它回灌井的注水量，當(dāng)I號(hào)回灌井的動(dòng)水位已升至井口，由于井的結(jié)構(gòu)是封閉的，水不會(huì)溢出，但井中的壓力會(huì)加大；(其壓力可從B1點(diǎn)的壓力表反映出來(lái))，如壓力繼續(xù)加大，I號(hào)回灌井的注水量將會(huì)逐漸減小，直至注水量與井的滲水量達(dá)到平衡；此時(shí)其他井的動(dòng)水位尚未到達(dá)井口，B1點(diǎn)壓力的提高，會(huì)使流向其它回灌井的水量自動(dòng)增加；
當(dāng)另一個(gè)距離熱泵機(jī)組3較近的II號(hào)回灌井因加大了注水量而升幅加大，動(dòng)水位到達(dá)II號(hào)回灌井的井口后，注水量將逐步減小，而其它III號(hào)回灌井、IV號(hào)回灌井的注水量卻會(huì)如同前面所說(shuō)的I號(hào)回灌井水位到達(dá)井口后的情形一樣，灌注水量將會(huì)自動(dòng)調(diào)增。各井增加的水量有少有多，也是自動(dòng)調(diào)整的。當(dāng)其他井的動(dòng)水位達(dá)到井口時(shí)，向各個(gè)井注入水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程皆會(huì)如此。
[0029]各回灌井的總最大滲水量及總井?dāng)?shù)可以通過(guò)地下水動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算出來(lái)。如果計(jì)算正確，自動(dòng)調(diào)整的結(jié)果至少會(huì)有I個(gè)回灌井的動(dòng)水位達(dá)不到井口(即無(wú)壓力)，此時(shí)熱泵機(jī)組3末端A點(diǎn)的管道壓力與回灌初始是變化不大的，整個(gè)回灌系統(tǒng)僅為微承壓，不會(huì)增加能耗，而各井的回灌潛力卻得到了充分地發(fā)揮。如果各個(gè)井的動(dòng)水位都到達(dá)了井口，A點(diǎn)的壓力將會(huì)有所升高，回灌系統(tǒng)變?yōu)閴毫毓?，向各井的注入水量仍?huì)是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
[0030]由于多種原因，回灌井容易發(fā)生慢性堵塞而使回灌能力降低，需要對(duì)回灌井進(jìn)行回?fù)P。尤其是對(duì)于大部分砂類含水層而言，回?fù)P周期較短，每個(gè)井都安裝一臺(tái)固定的潛水泵12。當(dāng)A點(diǎn)的壓力明顯升高且達(dá)到一定的限度時(shí)可開(kāi)潛水泵回?fù)P，經(jīng)過(guò)10 — 20分鐘短時(shí)間回?fù)P，慢性堵塞物質(zhì)(例如小氣泡、懸浮物等)被抽出來(lái)，井的滲水能力得到恢復(fù)，管道壓力就下降了。
[0031]安裝該系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)地面以及地下水進(jìn)行探測(cè)分析，具體步驟如下:1.根據(jù)地面物探確定井位;
2.鉆井、終孔后進(jìn)行物探測(cè)井，根據(jù)測(cè)井結(jié)果分辨含水層；
3.根據(jù)含水層深度及巖性配置濾水管并設(shè)計(jì)過(guò)濾器；
4.成井后進(jìn)行抽水試驗(yàn)，根據(jù)回灌井的抽試資料，計(jì)算出各井的適宜回灌量及需要的回灌井?dāng)?shù)量。
[0032]5.按照要求開(kāi)挖井室、砌筑井室、加工安裝井口上下法蘭、安裝回?fù)P泵、鋪設(shè)電纜、輸水管線及止回閥、蝶閥，對(duì)管道進(jìn)行打壓回填。
[0033]具體做法如下:
A、回灌井井管要用能承受一定壓力的UPVC管或其他不易腐蝕的管材。各節(jié)井管的連接處不得滲水?；毓嗑某删に囈匣毓嗑募夹g(shù)要求。
[0034]B、按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖并砌筑井室。井室底板用混凝土澆筑，要保證不透水不滲水。
[0035]C、將底板混凝土以上20厘米向上的井管割斷，焊接一個(gè)與井管同質(zhì)同徑的法蘭盤，即下法蘭。
[0036]D、用與下法蘭同徑的管堵加工一個(gè)能與下法蘭連接的上法蘭盤，上法蘭盤的直徑及螺孔與下法蘭盤相同。上法蘭盤要加工成一個(gè)既可連接回灌進(jìn)水管及回?fù)P排水管，又可連接井下回?fù)P泵水管和電纜的能嚴(yán)密封閉回灌井的多通承壓裝置。
[0037]6.在回灌管道上安裝壓力表，在回?fù)P管道上安裝自動(dòng)控制閥門，在回?fù)P時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟，回灌時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉。在回?fù)P管道末端接雨水井。
[0038]7.在回灌管道上要有三通泄水管及蝶閥，初次使用時(shí)要先對(duì)水源水排放至水質(zhì)達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行回灌?；毓噙^(guò)程是一個(gè)慢性堵塞的過(guò)程，回灌系統(tǒng)將自動(dòng)從無(wú)壓逐漸過(guò)渡為微壓至低壓。
[0039]8.熱泵機(jī)組之后的管道壓力達(dá)不到限定值不用回?fù)P，達(dá)到限定值后可開(kāi)泵短時(shí)間回?fù)P，恢復(fù)系統(tǒng)的回灌能力?；?fù)P周期視含水層狀況而異。
[0040]如圖4所示， 申請(qǐng)人:將上述系統(tǒng)在安丘官莊鎮(zhèn)政府辦公樓進(jìn)行實(shí)地安裝，具體情況如下:
安丘市官莊鎮(zhèn)政府辦公樓，面積3400平米，用地下水源熱泵，夏制冷冬供暖，打熱源井4眼，I抽3回，巖性為白堊系紅色泥質(zhì)砂巖，含水層為巖石中的小裂隙，透水性不好，單位出水量?jī)H為1.1方/時(shí)，打井深度38— 40米，靜水位埋深在地面以下2.3—2.7米，井的極限出水量為20方/時(shí)，如果按現(xiàn)有的開(kāi)敞式人工調(diào)節(jié)回灌方法根本無(wú)法做到全回灌。[0041]我們于2010年10月按照本方法設(shè)計(jì)了封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)回灌系統(tǒng)，至2014年I月28日已運(yùn)行三年多，熱泵機(jī)組之后的壓力表4最高壓力僅為0.1MPa,大多數(shù)情況下不起壓，從沒(méi)有發(fā)生過(guò)井口漾水，也不需要人工調(diào)節(jié)，管理方便，運(yùn)行穩(wěn)定，回灌率達(dá)到了 100%，實(shí)現(xiàn)了群井自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌。
【權(quán)利要求】
1.一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，包括抽水井(I)、熱泵機(jī)組(3)和若干個(gè)回灌井(2)，熱泵機(jī)組(3)通過(guò)抽水管(7)與管路與抽水井(I)連通、通過(guò)回灌管(8)與若干個(gè)回灌井(2)分別連通，其特征在于:所述回灌井(2)為封閉式井，在回灌井(2)內(nèi)安裝有回?fù)P裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:回?fù)P裝置包括設(shè)置在回灌井(2)內(nèi)的潛水泵(12)，潛水泵(12)的出水管通過(guò)自控閥(13)連通有回?fù)P管(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:所述回灌管(8)與潛水泵(12)的出水管通過(guò)單向閥(14)和蝶閥(5)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:所述每個(gè)回灌井(2)的井口分別安裝有密封蓋(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:所述回灌井(2)井內(nèi)壁從井口距離靜水位的部分用混凝土或其它密封性材料進(jìn)行密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:所述每個(gè)回灌井(2)的上方覆蓋有一個(gè)錐形的井室(11)，井室(11)的周邊為磚砌結(jié)構(gòu)、其底部為混凝土結(jié)構(gòu)，所述回灌管(8)上的蝶閥(5)和單向閥(14)以及回?fù)P管(9)上的自控閥(13)都安裝在井室(11)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種地下水源熱泵群井封閉式自動(dòng)調(diào)節(jié)全回灌系統(tǒng)，其特征在于:回?fù)P管(9)的末端連通有雨水井(10)。
【文檔編號(hào)】F24J3/08GK103822403SQ201410056045
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】楊佃俊, 楊樹偉, 楊樹華 申請(qǐng)人:濰坊市星河地下水熱資源開(kāi)發(fā)科技有限公司