藁城區(qū)廉州鎮(zhèn)超市地溫空調(diào)水源設(shè)計(jì)

□張 玲

藁城區(qū)廉州鎮(zhèn)超市地溫空調(diào)水源設(shè)計(jì)

□張 玲

藁城區(qū)廉州鎮(zhèn)超市擬采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷取暖。該系統(tǒng)是一種利用地下水源中低品位熱能進(jìn)行制冷或供熱的空調(diào)系統(tǒng)，由用戶(hù)（末端）系統(tǒng)、地溫空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)和水源系統(tǒng)三部分組成。地溫空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)方式相比節(jié)能30%～60%。

1.基本概況

項(xiàng)目建筑面積5300m2，其中商住樓1900m2不進(jìn)行供熱和制冷，辦公樓空調(diào)面積取建筑面積的90%。因此實(shí)際計(jì)算面積：超市賣(mài)場(chǎng)為2900m2，辦公樓為450m2，同時(shí)使用系數(shù)取0.85。

項(xiàng)目擬鑿井3眼，其中1眼抽水井、2眼回水井，機(jī)井基本均勻布置在項(xiàng)目區(qū)西北方向約85m處，長(zhǎng)70m、寬60m的范圍內(nèi)，井間距大于40m。

2.設(shè)計(jì)方法

2.1 取水過(guò)程

本項(xiàng)目擬通過(guò)鑿井方式取用第I+ II含水組的地下水，作為項(xiàng)目水源。抽取的地下水經(jīng)除砂、軟化處理后，進(jìn)入主機(jī)水源循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行冷/熱交換，然后經(jīng)回灌井回灌到地下。地下水水面以上整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)是完全封閉的。

2.2 取水量

該項(xiàng)目供熱時(shí)最大循環(huán)水量15.69 m3/h，每年供熱時(shí)間 120d（11月 15日至次年3月15日），每天運(yùn)行14h，每年供熱時(shí)循環(huán)用水量計(jì)2.64萬(wàn)m3；制冷最大循環(huán)水量54.04m3/h，每年制冷時(shí)間計(jì)110d（5月29日至9月15日），每天運(yùn)行14h，每年制冷時(shí)循環(huán)水量計(jì)8.32萬(wàn)m3，每年循環(huán)用水總量10.96萬(wàn)m3。

2.3 退水方案

地溫空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)使用后的水通過(guò)管道進(jìn)入回灌井自然回灌到地下含水層?；毓嗔颗c取水量基本相同（輸送過(guò)程中的損失約為2‰），回灌含水層組與抽取含水層組相同。除溫度有所變化外，水質(zhì)基本無(wú)變化。本回灌擬采取無(wú)壓重力回灌。

2.4 用水合理性分析

2.4.1 計(jì)算公式

依據(jù)所需供熱、制冷量，計(jì)算供暖、制冷最大循環(huán)用水流量。制熱時(shí)：Q冬=（N熱-N入）×0.86÷Δt熱制冷時(shí)：Q夏=（N冷+N入）×0.86÷Δt冷式中：Q冬——制熱時(shí)循環(huán)供水流量，（m3/h）；

Q夏——制冷時(shí)循環(huán)供水流量，（m3/h）；

N熱——供熱量，kW；N冷——供冷量，kW；

N入——輸入功率，kW；

N地釋——地下水釋放能量總功率，kW；

Δt熱、Δt冷——供熱、制冷時(shí)的溫度變化，℃。

0.86 為單位換算系數(shù)。

水源熱泵的能效系數(shù)一般為4～5：制熱時(shí)，制熱量N熱=N地釋+N入

N熱≥4N入

制冷時(shí)，制冷量N冷=N地釋-N入

N冷≥5N入

設(shè)計(jì)藁城區(qū)地下水穩(wěn)定溫度為18℃，要求夏季回灌水溫度不高于28℃，冬季回灌水溫度不低于7℃：

供熱時(shí)溫度變化Δt熱=18℃-7℃= 11℃

制冷時(shí)溫度變化Δt冷=28℃-18℃=10℃

2.4.2 供暖制冷負(fù)荷

設(shè)計(jì)參數(shù)按照冬季室外設(shè)計(jì)溫度-11℃，夏季室外設(shè)計(jì)溫度35℃，冬季室內(nèi)溫度18±2℃，夏季室內(nèi)溫度26± 2℃，超市賣(mài)場(chǎng)供暖、制冷負(fù)荷分別按100W/m2、200W/m2設(shè)計(jì)；辦公樓供暖、制冷負(fù)荷分別按 55W/m2、80W/m2設(shè)計(jì)，則供暖總負(fù)荷267.54kW，制冷總負(fù)荷523.6kW。

2.4.3 需水量

選用王牌冷氣KCWF-1160AR型水源熱泵機(jī)組一臺(tái)，單臺(tái)制冷量554 kw，制熱量591kw。

計(jì)算得：Q冬=（267.54-66.88）×0. 86÷11=15.69m3/h

Q夏=（523.6+104.72）×0.86÷10= 54.04m3/h

循環(huán)系統(tǒng)最大日需水量：供熱時(shí)219.62m3/d，制冷時(shí)756.50m3/d。年總需循環(huán)水量為10.96萬(wàn)m3。

3.預(yù)期效果及注意事項(xiàng)

3.1 取水水源地水文地質(zhì)條件分析

藁城區(qū)廉州鎮(zhèn)超市位于市區(qū)東北部，地貌單元屬于滹沱河沖洪積扇。地下水的富水地段主要在 40～72m和120～156m之間。地下水滲透系數(shù)在40m/d左右。

3.2 單井出水量分析

利用裘布依公式計(jì)算單井出水量。

式中：

Q——單井出水量（m3/d）；

K——滲透系數(shù)（m/d）；

H——含水層厚度（m）；

S——設(shè)計(jì)水位降深（m）；

r0——設(shè)計(jì)井半徑（m），r0=200mm；

R——影響半徑（m）。

在井深100m情況下，設(shè)計(jì)含水層厚度為57m，設(shè)計(jì)井徑為400mm。項(xiàng)目區(qū)地下水的滲透系數(shù)取40m/d。按上述參數(shù)水位降深1.0～2.0m時(shí)，單井出水量可達(dá)到102～181.27m3/h以上。

3.3 井位布設(shè)合理性分析

項(xiàng)目設(shè)計(jì)井深100m，共需打3眼井，1眼抽水井，2眼回灌井。井管采用鋼管，濾水管采用橋式濾水管，長(zhǎng)度不小于含水層厚度。機(jī)井設(shè)計(jì)采用沉井形式。

《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》（SL256-2000）4. 2.1第2條規(guī)定，井孔中心距電話線至少10m，距地埋電力線路及松散層舊井孔邊線的距離至少5m，距地下通信電纜、構(gòu)筑物、通道及其他地下設(shè)施邊線水平距離至少20m，距高壓線的距離一般為塔高的2倍。為了施工和維修方便，建議井中心線距地面建筑物水平距離不小于5m，距離大或重要建筑物不小于20m?；毓嗑c抽水井間距不小于40m?！?/p>

2016-10-10

張 玲,女,漢族,河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心,助理工程師。