水源熱泵對水源系統(tǒng)有哪些要求
水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。應用水源熱泵時，對水源系統(tǒng)的原則要求是：水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定。具體說，水源的水量，應當充足夠用，能滿足用戶制熱負荷或制冷負荷的需要。如水量不足，機組的制熱量和制冷量將隨之減少，達不到用戶要求。水源的水溫應適度，適合機組運行工況要求。例如，GHP型水源中央空調(diào)系統(tǒng)在制熱運行工況時，水源水溫應為12—22℃；在制冷運行工況時，水源水溫應為18—30℃。水源的水質(zhì)，應適宜于系統(tǒng)機組、管道和閥門的材質(zhì)，不至于產(chǎn)生嚴重的腐蝕損壞。水源系統(tǒng)供水保證率要高，供水功能具有長期可靠性，能保證水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)長期和穩(wěn)定運行。
一、水源
原則上講，凡是水量、水溫能夠滿足用戶制熱負荷或制冷復荷的需要，水質(zhì)對機組設(shè)備不產(chǎn)生腐蝕損壞的任何水源都可作為水源熱泵系統(tǒng)利用的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。
1.再生水源
是指人工利用后排放但經(jīng)過處理的城市生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源，有條件利用再生水源的用戶，變廢為利，可減少初投資，節(jié)約水資源。但對大多數(shù)用戶來說，可供選擇的是自然界中的水源。
2.自然界中的水源
自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中，分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自于大氣降水。
地表水中的海水約占自然界水總儲量的96.5%。濱海城市有條件利用海水，國外有應用海水作熱泵水源的實例。我國一些沿海城市利用海水作工業(yè)冷卻水源已有多年歷史。近年，國內(nèi)有用海水作熱泵水源的研究，但海水水源熱泵技術(shù)的實用化尚待時日。陸地上的地表水，即江、河、湖、水庫水比海水和地下水礦化度低，但含泥沙等固體顆粒物、膠質(zhì)懸浮物及藻類等有機物較多，含砂量和渾濁度較高，須經(jīng)必要處理方可作熱泵水源。
地下水是指埋藏和運移在地表以下含水層中的的水體。地下水分布廣泛，水質(zhì)比地表水好，水溫隨氣候變化比地表水小，是水源中央空調(diào)可以利用的較為理想的水源。
3.水量與水源的選擇
水量是影響水源熱泵系統(tǒng)工作效果的關(guān)鍵因素，一項工程所需水量多少由該工程負荷與機組性能確定，所選擇的水源水量應滿足負荷要求。如果其他各種條件均具備，但水量略有不足，其缺口可采取一定輔助彌補措施解決。如水量缺口較大，不能滿足負荷要求，就應考慮其他方案。就某項具體工程而言，應從實際情況出發(fā)，判斷是否具備可利用的水源。不同工程的場地環(huán)境和水文地質(zhì)條件千差萬別，可利用的水源各不相同，應因地制宜地選擇適用水源。當有不同水源可供選擇時，應通過技術(shù)經(jīng)濟分析比較，擇優(yōu)確定。
二、水質(zhì)
自然界中的水處于無休止循環(huán)運動中，不斷與大氣、土壤和巖石等環(huán)境介質(zhì)接觸、互相作用，使其具有復雜的化學成分、化學性質(zhì)和物理性質(zhì)。應用水源熱泵時，除應關(guān)心水源水量外，還應關(guān)注水的溫度、化學成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等因素。但是，目前對水源熱泵所用水源的水質(zhì)尚無有關(guān)規(guī)定，本文所提數(shù)據(jù)參考了冷卻水水質(zhì)標準和某些地下水回灌水質(zhì)的有關(guān)規(guī)定。
1.溫度
地表水水溫隨季節(jié)、緯度和高程不同而變化。長江以北和高原地區(qū)，冬季地表水結(jié)冰，無法利用于制熱供暖。夏季水溫一般低于30℃，可用于制冷空調(diào)。
地下水水溫隨自然地理環(huán)境、地質(zhì)條件及循環(huán)深度不同而變化。近地表處為變溫帶，變溫帶之下的一定深度為恒溫帶，地下水溫不受太陽輻射影響。不同緯度地區(qū)的恒溫帶深度不同，水溫范圍10—22℃。恒溫帶向下，地下水溫隨深度增加而升高，升高多少取決于不同地域和不同巖性的地熱增溫率。地殼平均地熱增溫率為2.5℃/100m，大于這一數(shù)值為地熱異常。富含地下水的地熱異常區(qū)可形成地熱田。據(jù)1997年統(tǒng)計數(shù)字，全國已發(fā)現(xiàn)地熱點3200多處，開發(fā)利用130處地熱田，年開采地熱水3.45億m3。目前，許多地熱用戶排放棄水溫度較高（約40℃）。應用水源熱泵可使棄水中的30℃溫差得到再利用，大大提高地熱能利用率。
2.含砂量與渾濁度
有些水源含有泥沙、有機物與膠體懸浮物，使水變得渾濁。水源含砂量高對機組和管閥會造成磨損。含砂量和渾濁度高的水用于地下水回灌會造成含水層堵塞。用于水源熱泵系統(tǒng)的水源，含砂量應＜1/20萬，渾濁度＜20毫克/升。如果水源熱泵系統(tǒng)中裝有板式換熱器，水源水中固體顆粒物的粒徑應＜0.5毫米。
3.水的化學成分及其化學性質(zhì)
自然界水中溶有不同離子、分子、化合物和氣體，使得水具有有酸堿度、硬度、礦化度和腐蝕性等化學性質(zhì)，對機組材質(zhì)有一定影響。
酸堿度水的pH值小于7時，呈酸性，反之呈堿性。水源熱泵的水源pH值應為6.5-8.5。
硬度水中Ca2+、Mg2+總量稱為總硬度。硬度大，易生垢。水源熱泵水源水中的CaO含量應＜200mg/L。
礦化度單位容積水中所含各種離子、分子、化合物的總量稱為總礦化度，用于水源熱泵系統(tǒng)的水源水礦化度應＜3g/L。
腐蝕性水中Cl-、游離CO2等都具腐蝕性，溶解氧的存在加大了對金屬管道的腐蝕破壞作用。應用水源熱泵系統(tǒng)時，對腐蝕性、硬度高的水源，應在系統(tǒng)中加裝抗腐蝕的不銹鋼換熱器或鈦板換熱器。
三、取水構(gòu)筑物
從水源地向水源熱泵機房供水，需建取水構(gòu)筑物。依據(jù)水源不同，取水構(gòu)筑物可分為地表水取水構(gòu)筑物和地下水取水構(gòu)筑物兩類。
1.地表水取水構(gòu)筑物
按結(jié)構(gòu)形式地表水取水構(gòu)筑物可分為活動式和固定式兩種。活動式地表水取水構(gòu)筑物有浮船式和活動纜車式。較常用的是固定式地表水取水構(gòu)筑物，其種類較多，但一般都包括進水口、導水管（或水平集水管）和集水井，地表水取水構(gòu)筑物受水源流量、流速、水位影響較大，施工較復雜，要針對具體情況選擇施工方案。
2.地下水取水構(gòu)筑物
地下水取水構(gòu)筑物有管井、大口井、結(jié)合井、輻射井和滲渠等類型，表1列出了地下水取水構(gòu)筑物的型式及適用范圍[1]。在實際工程中，應根據(jù)地下水埋深、含水層厚度、出水量大小、技術(shù)經(jīng)濟條件不同選取不同形式。
3.管井
地下水取水構(gòu)筑物中最常見的型式是管井，一般由井孔、井壁管、濾水管、沉砂管組成。井孔用鉆機鉆成，井壁管安裝在非含水層處，用以支撐井孔孔壁，防止坍塌，井管與孔口周圍用粘土或水泥等不透水材料封閉，防止地面污水滲入；濾水管安裝在含水層處，除有井壁管作用外其主要作用是濾水擋砂；井管最底部為沉砂管，用以沉積水中泥沙，延長管井使用壽命。
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