藁城区廉州镇超市地温空调水源设计

□张 玲

藁城区廉州镇超市地温空调水源设计

□张 玲

藁城区廉州镇超市拟采用水源热泵空调系统制冷取暖。该系统是一种利用地下水源中低品位热能进行制冷或供热的空调系统，由用户（末端）系统、地温空调主机系统和水源系统三部分组成。地温空调系统与传统空调方式相比节能30%～60%。

1.基本概况

项目建筑面积5300m2，其中商住楼1900m2不进行供热和制冷，办公楼空调面积取建筑面积的90%。因此实际计算面积：超市卖场为2900m2，办公楼为450m2，同时使用系数取0.85。

项目拟凿井3眼，其中1眼抽水井、2眼回水井，机井基本均匀布置在项目区西北方向约85m处，长70m、宽60m的范围内，井间距大于40m。

2.设计方法

2.1 取水过程

本项目拟通过凿井方式取用第I+ II含水组的地下水，作为项目水源。抽取的地下水经除砂、软化处理后，进入主机水源循环系统，进行冷/热交换，然后经回灌井回灌到地下。地下水水面以上整个循环系统是完全封闭的。

2.2 取水量

该项目供热时最大循环水量15.69 m3/h，每年供热时间 120d（11月 15日至次年3月15日），每天运行14h，每年供热时循环用水量计2.64万m3；制冷最大循环水量54.04m3/h，每年制冷时间计110d（5月29日至9月15日），每天运行14h，每年制冷时循环水量计8.32万m3，每年循环用水总量10.96万m3。

2.3 退水方案

地温空调系统循环使用后的水通过管道进入回灌井自然回灌到地下含水层。回灌量与取水量基本相同（输送过程中的损失约为2‰），回灌含水层组与抽取含水层组相同。除温度有所变化外，水质基本无变化。本回灌拟采取无压重力回灌。

2.4 用水合理性分析

2.4.1 计算公式

依据所需供热、制冷量，计算供暖、制冷最大循环用水流量。制热时：Q冬=（N热-N入）×0.86÷Δt热制冷时：Q夏=（N冷+N入）×0.86÷Δt冷式中：Q冬——制热时循环供水流量，（m3/h）；

Q夏——制冷时循环供水流量，（m3/h）；

N热——供热量，kW；N冷——供冷量，kW；

N入——输入功率，kW；

N地释——地下水释放能量总功率，kW；

Δt热、Δt冷——供热、制冷时的温度变化，℃。

0.86 为单位换算系数。

水源热泵的能效系数一般为4～5：制热时，制热量N热=N地释+N入

N热≥4N入

制冷时，制冷量N冷=N地释-N入

N冷≥5N入

设计藁城区地下水稳定温度为18℃，要求夏季回灌水温度不高于28℃，冬季回灌水温度不低于7℃：

供热时温度变化Δt热=18℃-7℃= 11℃

制冷时温度变化Δt冷=28℃-18℃=10℃

2.4.2 供暖制冷负荷

设计参数按照冬季室外设计温度-11℃，夏季室外设计温度35℃，冬季室内温度18±2℃，夏季室内温度26± 2℃，超市卖场供暖、制冷负荷分别按100W/m2、200W/m2设计；办公楼供暖、制冷负荷分别按 55W/m2、80W/m2设计，则供暖总负荷267.54kW，制冷总负荷523.6kW。

2.4.3 需水量

选用王牌冷气KCWF-1160AR型水源热泵机组一台，单台制冷量554 kw，制热量591kw。

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

Q夏=（523.6+104.72）×0.86÷10= 54.04m3/h

循环系统最大日需水量：供热时219.62m3/d，制冷时756.50m3/d。年总需循环水量为10.96万m3。

3.预期效果及注意事项

3.1 取水水源地水文地质条件分析

藁城区廉州镇超市位于市区东北部，地貌单元属于滹沱河冲洪积扇。地下水的富水地段主要在 40～72m和120～156m之间。地下水渗透系数在40m/d左右。

3.2 单井出水量分析

利用裘布依公式计算单井出水量。

式中：

Q——单井出水量（m3/d）；

K——渗透系数（m/d）；

H——含水层厚度（m）；

S——设计水位降深（m）；

r0——设计井半径（m），r0=200mm；

R——影响半径（m）。

在井深100m情况下，设计含水层厚度为57m，设计井径为400mm。项目区地下水的渗透系数取40m/d。按上述参数水位降深1.0～2.0m时，单井出水量可达到102～181.27m3/h以上。

3.3 井位布设合理性分析

项目设计井深100m，共需打3眼井，1眼抽水井，2眼回灌井。井管采用钢管，滤水管采用桥式滤水管，长度不小于含水层厚度。机井设计采用沉井形式。

《机井技术规范》（SL256-2000）4. 2.1第2条规定，井孔中心距电话线至少10m，距地埋电力线路及松散层旧井孔边线的距离至少5m，距地下通信电缆、构筑物、通道及其他地下设施边线水平距离至少20m，距高压线的距离一般为塔高的2倍。为了施工和维修方便，建议井中心线距地面建筑物水平距离不小于5m，距离大或重要建筑物不小于20m。回灌井与抽水井间距不小于40m。□

2016-10-10

张 玲,女,汉族,河北省水利技术试验推广中心,助理工程师。