專利名稱：異井回灌抽灌井群歇井控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地下水源熱泵利用全年較為穩(wěn)定的地下水資源，有較高的運(yùn)行性能系數(shù)，并且可以進(jìn)行地下含水層采能和地下蓄能，是應(yīng)用方便的清潔可再生能源之一。在地下水源熱泵群井抽灌過程中，最直接的影響就是局部含水層中溫度場的變化，由于回灌水與原始含水層的溫度存在差異，在導(dǎo)熱和對流等作用下，導(dǎo)致抽水井出水溫度有不同程度的升高或降低，產(chǎn)生“熱貫通”現(xiàn)象。若抽灌井群間發(fā)生熱貫通影響，將直接 導(dǎo)致地能利用效能下降和工程壽命縮減。從現(xiàn)有的地下水源系統(tǒng)開發(fā)模式可發(fā)現(xiàn)，熱貫通問題是該技術(shù)得以推廣的瓶頸之一，一方面，需要對各模式的高效、長期運(yùn)行進(jìn)行進(jìn)一步的研究改進(jìn)；另一方面，函需對地下?lián)Q熱系統(tǒng)抽水和回灌模式進(jìn)行進(jìn)一步研究，探討長期、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的新模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)的高效控制方法。利用抽灌井群動態(tài)歇井控制方法，形成區(qū)域井群輪換停歇，從而避免熱貫通發(fā)生，提高地能利用效率，延長系統(tǒng)使用壽命。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是異井回灌抽灌并群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)，包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、溫度傳感器、過濾器、抽水井流量計(jì)、控制器、電磁閥、集水器、抽水干管、抽水泵、換熱器、回灌干管、回灌水泵、分水器、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、回灌井流量計(jì)、目標(biāo)含水層。所述第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井為豎直成列布置，一端置于目標(biāo)含水層中，另一端通過過濾器、抽水井流量計(jì)和電磁閥與集水器相通，所述集水器進(jìn)水口處通過電磁閥分別與第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井相連，出水口處與抽水干管相連，所述抽水泵置于抽水干管上，一側(cè)與集水器相通，另一側(cè)與換熱器相通，所述回灌水干管一端與換熱器相通，另一端與分水器相通，所述回灌水泵置于回灌水干管上，所述分水器進(jìn)水口處與回灌水干管相連，出水口處通過電磁閥分別與第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井相連，所述第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井為豎直成列布置，一端置于目標(biāo)含水層中，另一端通過回灌井流量計(jì)和電磁閥與分水器相通。所述溫度傳感器分別安裝在第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井上，通過信號輸出線與控制器相連，所述控制器一端通過信號輸入線與溫度傳感器相連，另一端通過信號輸出線與電磁閥相連。本發(fā)明的有益效果是利用抽灌井群動態(tài)歇井控制方法，有效避免熱貫通現(xiàn)象，通過井群區(qū)域抽灌過程的輪換和間歇，有利于歇井區(qū)域短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)地溫，從而為下一周期抽灌運(yùn)行提供良好的冷熱源，進(jìn)而提高熱泵機(jī)組工作效率，保證系統(tǒng)長期、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明抽灌井群布置圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明 如圖I所示，異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)包括第一抽水井I、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4、第一溫度傳感器la、第二溫度傳感器2a、第三溫度傳感器3a、第四溫度傳感器4a、過濾器5、抽水井流量計(jì)6、第一電磁閥7、第二電磁閥8、集水器9、抽水干管10、抽水泵11、換熱器12、回灌干管13、回灌水泵14、分水器15、第三電磁閥16、第四電磁閥17、第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20、第四回灌井21、回灌井流量計(jì)22、目標(biāo)含水層23、控制器24。其特征在于第一抽水井I、第二抽水井2、第三抽水井3和第四抽水井4為豎直成列布置，所述第一溫度傳感器la、第二溫度傳感器2a、第三溫度傳感器3a和第四溫度傳感器4a分別安裝在第一抽水井I、第二抽水井2、第三抽水井3和第四抽水井4上，對各抽水井內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測并將溫度轉(zhuǎn)化成電信號傳遞給控制器24，所述過濾器5安裝在各抽水井上，對含水層中多孔介質(zhì)砂粒進(jìn)行過濾，防止出現(xiàn)堵塞，所述抽水井流量計(jì)6置于各抽水井上，對各井水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，所述第一電磁閥7和第二電磁閥8分別對上、下半?yún)^(qū)域抽水井群停歇進(jìn)行控制，所述換熱器12的功能是從抽取的地下水中提取熱量或冷量，然后將提取的熱量或冷量輸入到熱泵機(jī)組，從而為建筑物等供暖或制冷，所述抽水泵11安裝在抽水干管10上，所述回灌水泵14安裝在回灌管13上，所述第三電磁閥16和第四電磁閥17分別對上、下半?yún)^(qū)域回灌井群停歇進(jìn)行控制，所述回灌井流量計(jì)22置于各回灌井上，對各井水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，所述第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20和第四回灌井21為豎直成列布置，所述控制器24可分別對第一電磁閥7、第二電磁閥8、第三電磁閥16和第四電磁閥17的啟停進(jìn)行控制。本發(fā)明的工作原理結(jié)合附圖I說明本發(fā)明的工作原理，開啟抽水泵11和回灌水泵14，此時(shí)目標(biāo)含水層23中的地下水經(jīng)由第一抽水井I、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4、過濾器5、抽水井流量計(jì)6、第一電磁閥7和第二電磁閥8流入集水器9，在抽水泵11、的作用下，抽取的地下水繼續(xù)向前流動，通過抽水干管10和抽水泵11后到達(dá)換熱器12，在回灌水泵14的作用下，經(jīng)換熱后的地下水通過回灌水干管13和回灌水泵14進(jìn)入分水器15，最后經(jīng)由第三電磁閥16、第四電磁閥17、第一回灌井18、第二回灌井19、第三回灌井20、第四回灌并21和回灌井流量計(jì)22回灌入目標(biāo)含水層23中。結(jié)合圖I和圖2，當(dāng)?shù)谝怀樗甀或第二抽水井2抽水溫度開始下降時(shí)，安裝在第一抽水井I和第二抽水井2上的第一溫度傳感器Ia和第二溫度傳感器2a將井內(nèi)溫度轉(zhuǎn)化成電信號傳遞給控制器24,并關(guān)閉第一電磁閥7和第三電磁閥16,同時(shí)開啟第二電磁閥8和第四電磁閥17，此時(shí)第三抽水井3、第四抽水井4和第三回灌井20、第四回灌井21處于工作狀態(tài)，第一抽水井I、第二抽水井2和第一回灌井18、第二回灌井19處于歇井狀態(tài)。這時(shí)，處于歇井狀態(tài)的抽灌井群上半?yún)^(qū)域25與周圍含水層空間存在溫差，并與周圍的含水層廣闊空間發(fā)生熱傳遞，使其短時(shí)間內(nèi)與周圍含水層達(dá)到熱平衡，即溫度恢復(fù)特性，為抽灌井群上半?yún)^(qū)域25的下一個(gè)抽灌過程提供良好的冷熱源。當(dāng)?shù)谌樗?或第四抽水井4抽水溫度開始下降時(shí)，安裝在第三抽水井3和第四抽水井4上的第三溫度傳感器3a和第四溫度傳感器4a將井內(nèi)溫度轉(zhuǎn)化成電信號傳遞給控制器24，并關(guān)閉第二電磁閥8和第四電磁閥17，同時(shí)開啟第一電磁閥7和第三電磁閥16，此時(shí)第一抽水井I、第二抽水井2和第一回灌井18、第二回灌井19處于工作狀態(tài)，第三抽水并3、第四抽水井4和第三回灌井20、第四回灌井21處于歇井狀態(tài)。這時(shí)，處于歇井狀態(tài)的抽灌井群下半?yún)^(qū)域26與周圍含水層空間存在溫差，并發(fā)生熱傳遞，即溫度恢復(fù)特性，為抽灌井群下半?yún)^(qū)域26的下一個(gè)抽灌過程提供良好的冷熱源。
如此往復(fù)循環(huán)，既可以避免熱貫通發(fā)生，又可以為地下水源熱泵系統(tǒng)提供高效運(yùn)行的冷熱源，保證系統(tǒng)工作性能的穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于開啟抽水泵(11)和回灌水泵(14)，此時(shí)目標(biāo)含水層(23)中的地下水經(jīng)由第一抽水井(I)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)、第四抽水井(4)、過濾器(5)、抽水井流量計(jì)￠)、第一電磁閥(7)和第二電磁閥(8)流入集水器(9)，在抽水泵(11)的作用下，抽取的地下水通過抽水干管(10)到達(dá)換熱器(12)，在同灌水泵(14)的作用下，經(jīng)換熱后的地下水通過回灌水干管(13)進(jìn)入分水器(15)，最后經(jīng)由第三電磁閥(16)、 第四電磁閥(17)、第一同灌井(18)、第二回灌井(19)、第三回灌井(20)、第四回灌井(21)和回灌井流量計(jì)(22)回灌入目標(biāo)含水層(23)中。
2.異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于第一溫度傳感器(la)、第二溫度傳感器(2a)、第三溫度傳感器(3a)、第四溫度傳感器(4a)分別安裝在第一抽水井(I)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)和第四抽水井(4)上，通過信號輸入線與控制器(24)相連，控制器(24)另一端通過信號輸出線與第一電磁閥(7)、第二電磁閥(8)、第三電磁閥(16)和第四電磁閥(17)相連，實(shí)現(xiàn)對各電磁閥的啟?？刂?。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)，其特征在 于所述的第一抽水井(I)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)和第四抽水井(4)為豎直成列布置，第一回灌井(18)、第二回灌井(19)、第三回灌井(20)和第四回灌井(21)為豎直成列布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了異井回灌抽灌井群歇井控制的地下水源熱泵系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)的高效控制方法。系統(tǒng)包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、過濾器、抽水井流量計(jì)、第一電磁閥、第二電磁閥、集水器、抽水干管、抽水泵、換熱器、回灌干管、回灌水泵、分水器、第三電磁閥、第四電磁閥、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、回灌井流量計(jì)、目標(biāo)含水層、控制器。本發(fā)明利用抽灌井群動態(tài)歇井控制方法，形成區(qū)域井群輪換停歇，最大限度的避免了熱貫通現(xiàn)象發(fā)生，提高了地能利用和熱泵機(jī)組工作效率，延長了系統(tǒng)使用壽命。
文檔編號F25B30/06GK102661636SQ20121016937
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者周學(xué)志, 江彥, 高青 申請人:吉林大學(xué)