[发明专利]一种地源热泵封闭式等量取水还水系统

说明书

一种地源热泵封闭式等量取水还水系统，它是由：一个以上封闭式回灌井、回灌井专用气水分离器、真空负压机组、潜水泵、抽气管、封闭式取水井、带气水分离器的旋流除沙器、流量分配管和地源热泵机组组成，所述封闭式取水井动水位以上井管采用不透气的管材焊接，密封式井盖上面分别与真空负压机组的抽气管和带气水分离器的旋流除沙器进水管连接，地源热泵机组出水管与流量分配管连接，流量分配管埋在地下分别与各个封闭式回灌井连接，在各个封闭式回灌井的顶部安装回灌井专用气水分离器。它解决了现有技术不能实行封闭式加压回灌、井水不能等量回灌、不能长久持续回灌、不能充分利用地下含水层立体贮能的难题，有助于推广使用。

技术领域

本发明涉及地源热泵工程打井取水还水技术领域，尤其涉及一种地源热泵封闭式等量取水还水系统。

背景技术

最近十几年来我国大力推广地源热泵节能减排，全国各地做了很多打井取水的地源热泵工程，由于现有技术都是采用开口井自流取水，都是采用开口井自流回灌，在地下水位较浅和渗透系数较小的地方，因为没有自然回灌能力根本不能回灌。即使在地下水位较深、自然回灌能力较强、含水层渗透系数较好的地方也是一年回灌较好、二年回灌较差、三年不能回灌。因为都是采用开口井取水还水，井水有与空气接触的机会，容易发生氧化反应，生成氧化物和微生物堵塞回灌井和地下含水层。因为把含有气体的井水回灌到地下，在含水层中造成气相堵塞和氧化物微生物堵塞，导致不能持续回灌。很多地源热泵工程都是取多回少，甚至只抽不灌，导致很多城市地下水位严重下降，破坏了生态平衡。为了保护地下水资源，很多地方政府已经把地源热泵取水井封了，并且出台文件禁止开采地下水。一边推广地源热泵，一边封杀地源热泵，让地源热泵行业陷入十分尴尬境地。

有的工程因为地下水位较浅，为了解决井水回灌难题打了很多回灌井，但是因为开口井没有自然回灌能力还是不能等量回灌；为了解决井水回灌难题，很多人将取水井和回灌井经常互换抽灌，称为回扬洗井，虽然短暂解决了含水层气阻问题，但是因为反复正反抽灌反复改变地下含水层渗透通道，造成含水层物理堵塞导致不能持续回灌；为了解决井水回灌难题，有的人把取水井和回灌井靠得很近，并且超强度开采地下水，有意让取水井内动水位大幅度下降，迫使形成很深很大的漏斗区，利用漏斗区吸引回灌水回流，称为真空负压回灌，这种做法危害极大，容易引起地质空洞和地面塌陷，容易引起地面建筑物下沉，同时也因为回灌水在地下快速流动，容易形成管涌贯通性热短路；也有人采用下层抽水上层回灌的单井抽灌方案，表面上解决了井水回灌难题，由于回灌水没有与地下含水层土壤充分热交换就被抽上来了，夏季制冷时抽上来的井水温度越来越高，冬季供暖时抽上来的井水温度越来低，导致地源热泵机组能效比越来越低，制冷量制热量越来越小，直至地源热泵机组自动保护停机不能运行，全国各地这样死掉的项目很多。

为了回避井水回灌难题，国家鼓励采用垂直埋管与土壤换热的方式实施地源热泵工程。由于垂直埋管的地源热泵系统完全依靠管材与土壤之间传热方式利用地温，因为北方单供暖的地源热泵系统只取热不贮热，从垂直埋管里得到的水温越来越低，导致很多垂直埋管的地源热泵供暖项目彻底不能运行。原因在于垂直埋管换热系统完全依靠管材内部水温低于管材外部土壤温度才能实现能量传递，完全依靠靠近垂直埋管的土壤温度低于远离垂直埋管的土壤温度才能实现能量传递，决定了从垂直埋管里得到的水温至少要比地下土壤原始温度降低10℃。由于地源热泵换热水源温度每降低1℃制热能效比降低3％，与使用原始地温地下水直接换热的地源热泵相比，由于水温降低10℃以上决定了采用垂直埋管换热的地源热泵机组能效比降低30％以上。又因北方土壤温度本来就低，加之单供暖的地源热泵系统只取热不贮热，从垂直埋管里得到的水温更低，导致地源热泵机组制热能效比很低，直至自动保护停机不能运行。同时由于采用垂直埋管的地源热泵地下工程占地多造价高，决定了采用垂直埋管的地源热泵系统难以推广。

为了解决井水回灌难题，地源热泵行业费尽了心机，迫切需要一种能在各种水文地质条件下等量取水还水，而且能够保证井水长久持续回灌，能够保证地下含水层土壤热平衡的新技术出现。