[实用新型]一种采用增压泵增压的压力回灌系统

说明书

技术领域

本发明属于热泵技术领域，涉及一种用于水源热泵的回灌系统，特别是一种采用增压泵增压的压力回灌系统。

背景技术

水源热泵效率高、占地少，与空气源热泵、地源热泵相比较，具有明显的性能优势，且水源热泵系统的设备和技术已相当成熟。然而，水源热泵的地下水回灌至今仍是世界性难题，由于回灌井的物理堵塞、化学堵塞、生化堵塞等诸多原因，导致水源热泵的回水回灌不下去或不能100%回灌，致使水污染、水资源浪费，甚至引发地面沉降，积极研究回灌技术，对地下水水源热泵技术的健康发展具有重要意义。

据Dillon 等人对40口回灌井堵塞原因统计，发现80%的回灌井出现堵塞现象，其中65%的井的堵塞原因已经查明，其余15%的原因尚不清楚。已查明堵塞井中，各种情况所占的比例如下表所示。

据上表，在目前的技术条件下，回灌井堵塞是一种普遍存在的问题。回灌井的堵塞，直接影响回灌效果，为了掌握水源热泵运行中的回灌效果，通常采取的对策：一是加强对回灌井的回灌水量、水温、水质及井口压力等进行监测，并记录以备查阅；二是采取回扬清洗方法，这是预防和处理回灌井堵塞的有效方法之一；三是加强回灌井的维护与管理，每年至少要检修一次回灌井，清洗过滤网及井管；四是采用化学的方法（加酸、消毒及氯化剂等），对回灌井进行周期性的再生与处理，以保护回灌井的回灌能力。 然而，具体到各工程的回灌井，由于堵塞原因的多样性、复杂性、难究性，很难针对性采取有效的预防措施和针对性的防堵对策，致使回灌难度较大。

现时，国内的多数工程在无奈之下，一般采用增加回灌井的方式，解决回灌困难问题。国内学者和设计单位一般根据不同地质条件，设计确定取水井、回灌井的灌抽比以及井的布置，不同地质条件下的地下水系统设计参数如下表所示。

然而，采用增加回灌井数量的方式解决回灌井的回灌困难，但仍存在的问题：一是增加了投资成本和运行、维修费用；二是不一定能达到100%满意的回灌效果。

    鉴于上述情况，本发明设计者试图根据渗透理论以及达西定律，从另一个角度解决回灌井的回灌量问题，设想采用增压泵增压的压力回灌系统，谋求以这种方法增加回灌井的回灌量。

众所周知，渗透理论中，著名的达西定律如下式所示：

  Q=KA(h1-h2)/L…………………………（1）

式中：Q—回灌量（渗水量）

      K—渗透系数

      A—过水面积

L—过水通道长度

      h1-h2—上下游水头差

据式（1），就影响回灌量Q的诸因素进行分析：

渗透系数K：渗透系数K是含水层渗透系数，是由地质构造及水文大环境决定的，不以人的意志为转移，对于特定的地层，渗透系数K具有相对固定值，增加回灌量Q不能考虑增大K。

过水面积A：过水面积A是可以控制的，调整回灌井数量实际上就是调整过水断面积A，而对于单个回灌井而言，过水面积A已基本固定，增加回灌量Q不能考虑增大A。 

过水通道长度L：在回灌过程中，以井为中心的“水丘”直径回逐步增大，“水丘”半径也就是过水通道长度L，随着长度的增加，回灌量Q会逐渐减小，增加回灌井数量，也减少了“水丘”的直径，过水通道长度L减小，回灌量Q增加。对于单个回灌井而言，过水通道L已基本固定，增加回灌量Q不能考虑减小L。 

关于上下游水头差（h1-h2）：上下游水头差（h1-h2）的增大，是增加回灌量Q主要手段，随着上下游水头差（h1-h2）的增大，回灌量Q增加，而回灌井中的下游水压头h2基本固定的，欲增大上下游水头差（h1-h2），唯有提高上游水压头h1（即提高回灌压力），回灌量Q会增加。

另外，从式（1）也可看出，回灌井的回灌能力一般随回灌压力的增加呈线性增长关系。

综上所述，根据对影响回灌量Q的诸因素进行分析，增加水源热泵的回灌量主要是提高上游水压头L1，即考虑压力回灌方法，显然，除了调整过水断面积外，可考虑的调节参数就是回灌压力，随着压力的提高，在其他参数不变的情况下，回灌量就会提高，这就是本发明采用加压泵增压进行压力回灌的理论依据。

发明内容

本发明的目的就是针对水源热泵的回灌系统所存在的问题，提供一种采用增压泵增压的压力回灌系统。