围井轮灌抽灌井群分布及歇井控制方法与流程

本发明设计地下水源热泵系统技术，具体涉及围井轮灌抽灌井群分布及歇井控制方法。

背景技术：

地下水源热泵是一种对浅层地热能持续开发利用的技术，由于浅层地热能是一种清洁可再生能源之一，所以该技术具有长效利用、高效传输、节约成本及节能环保等特点。

地下水源热泵系统运行过程中，面临的难题有很多，其中最主要的就是含水层热贯通问题，及设备结垢导致使用年限缩短等问题。地下水源热泵通过抽取地下水并提取其中的地热能，并以等量的常温水回灌至含水层，由于抽灌水温差的存在，在导热和对流的作用下，出水温度会受到不同程度的影响，发生“热贯通”现象，严重影响的地热能利用效率。

并且，系统的运行会改变含水层原有流态，并伴有离子的运移，长期运行后会在含水层各位置及抽灌井设备周围产生离子堆积，导致设备结垢，增加了维护的成本并大大的缩短了设备的使用年限。

通过理论分析及工程实例证明，抽灌井群的布置对于地热能的利用，地下水源热泵的长效使用，起到了至关重要的作用。为延缓热贯通现象及结垢现象的发生以节约维护成本延长设备使用寿命，需对井群布置进行合理的科学的设计，因为井群一旦布置结束很难进行更改。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种围井轮灌抽灌井群分布及歇井控制方法，最大程度的减少热贯通的发生及抽灌井群设备结垢的可能性，从而提高地热能的利用率及设备的使用年限。

实现上述目的的技术方案是：围井轮灌抽灌井群分布及歇井控制的地下水源热泵系统包括抽水井、温度传感器、抽水井过滤器、抽水井流量计、抽水井总阀、抽水泵、换热器、回灌井过滤器、回灌水泵、回灌井总阀、回灌干管、分水器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四回灌井电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀、第十电磁阀、第一回灌井流量计、第二回灌井流量计、第三回灌井流量计、第四回灌井流量计、第五回灌井流量计、第六回灌井流量计、第七回灌井流量计、第八回灌井流量计、第九回灌井流量计、第十回灌井流量计、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、第五回灌井、第六回灌井、第七回灌井、第八回灌井、第九回灌井、第十回灌井、目标含水层、中央控制器。所述中央抽水井可以为大口径抽水井也可以为多个小口径抽水井聚集竖直排列形式，一端置于含水层中，另一端与温度传感器、过滤器、抽水井流量计、电磁阀、抽水泵、换热器连通，所述抽水泵至于抽水管中，一端与电磁阀控制的抽水井连通，另一端与换热器连通，所述回灌干管一端与换热器连通，另一端与过滤器、回灌水泵、回灌总阀、分水器连通，所述分水器的进水口与回灌总阀控制的回灌干管相连，出水口通过电磁阀与第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、第五回灌井、第六回灌井、第七回灌井、第八回灌井、第九回灌井、第十回灌井相连，第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、第五回灌井、第六回灌井、第七回灌井、第八回灌井、第九回灌井、第十回灌井成环形围绕中央抽水井竖直排列布置，一端置于含水层中，另一端通过回灌井流量计、电磁阀与分水器相连，所述中央控制器通过信号线与各电磁阀以及温度传感器相连，对所有阀门进行集成控制。

本发明的有益效果是:利用围井动态顺序歇井控制方法，有效的避免热贯通现象和抽灌井群设备结水垢现象的发生，通过回灌区域的轮换和间歇，有利于歇井区域短时间内恢复地温，从而为下一周期抽灌运行提供良好持续的冷热源，并且大大的缩短了对地下水流态的扰动距离和扰动效应，有效减缓了离子运移带来的井群设备结水垢现象发生的可能性，进而提高热泵机组工作效率，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明系统原理结垢示意图；

图2为本发明抽灌井群分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，围井轮灌抽灌井群分布及歇井控制方法，包括抽水井1、温度传感器2、过滤器3、抽水井流量计4、抽水井总阀5、抽水泵6、换热器7、回灌过滤器8、回灌水泵9、回灌井总阀10、回灌干管11、分水器12、第一电磁阀13、第二电磁阀14、第三电磁阀15、第四电磁阀16、第五电磁阀17、第六电磁阀18、第七电磁阀19、第八电磁阀20、第九电磁阀21、第十电磁阀22、第一回灌井流量计23、第二回灌井流量计24、第三回灌井流量计25、第四回灌井流量计26、第五回灌井流量计27、第六回灌井流量计28、第七回灌井流量计29、第八回灌井流量计30、第九回灌井流量计31、第十回灌井流量计32、第一回灌井33、第二回灌井34、第三回灌井35、第四回灌井36、第五回灌井37、第六回灌井38、第七回灌井39、第八回灌井40、第九回灌井41、第十回灌井42、目标含水层43、中央控制器44。其特征在于所述抽水井1位于井群中央位置，可以是大口径抽水井也可以为多个小口径抽水井密集排列，所述温度传感器2安置于抽水上，对抽水井出水温度进行监测并将信号转为电信号传至控制器便于综合控制，所述抽水井过滤器3安装在抽水井上，对含水层中的沙粒等杂质进行过滤，防止发生堵塞，所述抽水井流量计4安装于抽水井1上，过滤器3下，对抽水井出水量进行监测，所述抽水泵6安装在抽水井1与换热器7之间，为抽水井提供动力来源，所述换热器7的功能是对抽取的地下水中的热量或冷量进行提取，输出到热泵机组后最建筑进行供暖或制冷，所述回灌井过滤器8安装在回灌干管11上，换热器7后，对回灌水进行回灌前过滤，减小对地下水的污染，所述回灌水泵9安装于回灌干管11上，回灌过滤器8后，为回灌水提供动力，所述回灌井总阀10安装于回灌干管11上，分水器12前，便于对总回灌量进行控制，所述第一电磁阀13、第二电磁阀14、第三电磁阀15、第四电磁阀16、第五电磁阀17、第六电磁阀18、第七电磁阀19、第八电磁阀20、第九电磁阀21、第十电磁阀22分别安装在第一回灌井33、第二回灌井34、第三回灌井35、第四回灌井36、第五回灌井37、第六回灌井38、第七回灌井39、第八回灌井40、第九回灌井41上，第一回灌井流量计23、第二回灌井流量计24、第三回灌井流量计25、第四回灌井流量计26、第五回灌井流量计27、第六回灌井流量计28、第七回灌井流量计29、第八回灌井流量计30、第九回灌井流量计31、第十回灌井流量计32之前，分水器12之后，通过信号线与中央控制器44相连，通过中央控制器44调节各阀门的开关，实现轮灌作用，

本发明工作原理：结合图1说明本发明的工作原理，开启抽水泵6和回灌水泵9，此时目标含水层43中的地下水经由抽水井1、温度传感器2、过滤器3、抽水井流量计4、抽水井总阀5、抽水泵6进入换热器7中，在回灌水泵9作用下，地下水经过换热器萃取能量之后，通过回灌干管11、回灌过滤器8、回灌水泵9、回灌总阀10进入分水器12中，通过中央控制器44调节打开第一电磁阀13关闭其余电磁阀，此时地下水流通过分水器12后流经第一电磁阀13、第一回灌井流量计23及第一回灌井33最终回灌入目标含水层43中。

结合图1图2，由于受到地质条件差异的影响，在通过温度传感器2获得各单井回灌时实际出水温度发生变化的时间后，对相邻三口井组合时间进行优化，将优化的时间组合反馈到中央控制器44中，通过中央控制器44调节打开第一电磁阀13、第二电磁阀14、第三电磁阀15，此时第一回灌井33、第二回灌井34、第三回灌井35小组处于工作状态，在一定时间后中央控制器44自动调节打开第四电磁阀16并同时关闭第一电磁阀13，此时第二回灌井34、第三回灌井35、第四回灌井36小组处于工作状态，第一回灌井33转为歇井状态，此时，处于歇井状态的回灌井群区域45与周围含水层存在着温差，并与周围含水层发生热传递，使其在短时间内与周围含水层达到热平衡，为下一周期的区域抽灌做好冷热源准备。

当第二回灌井34、第三回灌井35、第四回灌井36工作组达到预定工作时间后，在中央控制器44自动调节作用下，顺序打开第五电磁阀17并同时关闭第二电磁阀14，此时第三回灌井35、第四回灌井36、第五回灌井37小组处于工作状态，第二回灌井34顺序转为歇井状态，此时回灌井区域46顺序与周围含水层发生短期热传递并重新达到热平衡状态，为下一周期的区域抽灌做好冷热源准备。

如此顺序循环轮灌，在中央控制器自动调节作用下，顺序打开组合的相邻下一个回灌井并同时关闭组合的第一个回灌井，回灌井顺序轮流歇井，回灌井群区域顺序与周围含水层完成短期冷热能恢复，既能有效的避免热贯通现象和设备结水垢现象的发生，又可以为地下水源热泵系统的运行提供长效稳定的冷热源，并且能够最大限度内的减小对地下水资源的污染和破坏。