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水源热泵打井知识

一、地下水在哪?
地球表面有一层石头包裹着,这就是基岩,基岩里有裂缝,水就在裂缝里,包括大山。比山低的地方被粘土、砂、卵石覆盖着,这是松散层,粘土粒径小,颗粒之间没有什么空隙,存不下水,砂和卵石的粒径大,颗粒间的空隙也大,水就存在这里了。厚度从01000或许有更厚的地方,我没细研究过。
城市一般建在冲击平原上的比较多,也是水源热泵重点推广的对象,冲击平原地区取地下水往往就是取松散层里的地下水。

二、水井的技术指标
1
、开孔直径2、终孔直径3、深度4、止水深度5、管材6、井管直径7、滤水管结构、安装长度及位置8、滤料材质、粒径、形状9、出水量10、静水位11、动水位12、动静水位差、13、岩性14、埋深15、厚度

三、影响回灌量的因素
1
、项目所在地的水文地质状况
含水层的粒径越大,厚度越厚越好、有卵石的更好如果是细砂或者粉砂为主,那对不起,麻烦大了。
2
、成井的水平
我们假设两个钻井队在同一个点钻井,一样的结构一样的深度。一个出水100/小时,另一个出水50/小时,哪个能回灌的更多呢?这也是最容易被忽略的地方,出50吨的和出100吨,同样是砂清水静。事实上出水量小的施工队钻的井,不但当时回灌量小,以后衰减的也越快,甚至造成到后来当出水井都不合格。
3
、使用和维护注:本文转自暖通吧真人网
现在都知道了,回灌量是随使用时间减小的,正确使用和维护能有效减缓回灌量的衰减。

四、为什么回灌量会下降
原因很简单,就是水里的悬浮颗粒把回灌井滤水管上的滤水通道给堵塞了,在加上微生物附着、生锈。出水量越小的井越容易被堵。我见过的井,有用一到二个采暖季后,想当出水井,结果一开泵就抽空的。

五、水井的分类
按深度分类:大口井 浅井 深井 超深井(目前的记录大概是米阮)
按用途分类:农业井(灌溉部分做饮用水) 非农业井(城市饮用水、生产用水,水源热泵循环井)
按井壁管管材分类:塑料管、水泥管、钢筋水泥管、铸铁管、球墨铸铁管、螺旋管
按滤水管(过滤器,圆孔或条形孔)分类:缠棕、竹帘、缠丝、桥式、笼中笼、无砂肱管
补充一下,目前水源热泵的水井结构、工艺的选择非常混乱。从灌溉标准的农业井到昂贵的非农业井都被用到了水源热泵上,效果如何可想而知。
六、常见的几种用于水源热泵的水井结构:
1
、钢筋水泥管+包竹帘滤水管+尼龙布
费用低,过滤器强度低,多用于不考虑回灌或回灌多少无所谓的项目
2
、钢筋水泥管+缠丝滤水管+(尼龙布)
费用适中,过滤器强度有保证,多用于既想节省投资,又希望能尽量回灌回去的项目。
3
、螺旋钢管+包竹帘滤水管+铁网
不太协调的的方式。都用了钢管了,还用竹帘做过滤器,这是单纯出水井的工艺。
4
、螺旋钢管+桥式滤水管+(尼龙布)
管井的强度有了,具备了深度洗井的条件,井壁管和滤水管搭配均衡。
5
、球墨铸铁管+桥式滤水管+(尼龙布)
基本同第4,两者区别不大。注:本文转自暖通吧真人网
6
、球磨铸铁管+缠丝滤水管+(尼龙布)
很成熟的非农业井工艺。采用量最大的非农业井设计。
7
、铸铁管
很成熟的东西,因为价格太高,已被球墨铸铁管挤出市场。
简单的说,可以这样理解,如果为省钱选钢筋水泥管,21效果好的多。钱多的话选金属管,效果的差异不在井壁管,而在滤水管,是传统缠丝管好,还是新兴的桥式滤水管好?还有争论,以后我会用我的经验对他们做详细的对比。
此外,还有塑料管,没听说用的很多,估计还是成本衬原因,这里只简单说说我们以前干过的一个塑料管井,做个参考吧。
1997
年,某大型塑料管厂家(PVC)欲开发产品新用途,委托水文所设计PVC管材管井井管,我们设计管井结构、施工。
井深: 185 止水: 85 开孔: 700毫米 终孔: 650毫米
岩性及厚度:细砂 粉砂,总厚度22
井管直径:200毫米
滤水管安装长度:27.5
抽水试验结果:
静水位 动水位 水位降深值 出水量 单位出水量 抽水稳定时间
27.832.144.3450
/小时 11.52/小时. 24小时
怎么样,效果相当的好吧,而且塑料管天生的防腐。
七、水井的质量控制
不管您是直接的业主还是大包方,水井的好坏严重影响今后的使用效果,那么您们就别大撒手了,直接参与到水井的施工质量控制里来。
1
、论证
水文部门提供给您的水文论证报告要仔细的研究,这类报告对水文地质状况的描述通常很准确。如果有不准确的地方,您要学会正确去理解。
2
、设计
除非您非常有经验,又很了解打井这行,那么设计的时侯冗余度不要太低,规格不要太低,不要轻易给投资方打包票,做好水回不去的准备和水井经常出问题的准备。
3
、打井队的选择
最难,除非您有机会见识过水平更高的打井队,否则您很难知道您找的这个打井队干的怎么样。足不出县的打井队占大多数。
4
、施工质量监督
不管有没有节水办或水资办派来的监理人员,大包方或投资方都应自己监督几个最基本衬要素,例如垂直度、泥浆比例、砂样、井管质量,滤水管规格、排管、滤料规格,是否干净,还有开孔直径和深度。
好了,做到以上这些,即使碰上回水还是不理想的情况,那至少这个井是结实的,寿命是有保证的。至于想回水更多,时间更长,那是技术的事,以后会说到。

八、成井的多样性及复杂性
成井的多样性及复杂性各位做水源热泵的朋友早有体会,项目做多了会发现,地质情况一个地方一个样,出水量、回灌量一个地方一个样,需水量只有几十吨的小项目的还好点,上了100吨甚至几百吨的大项目,要么水不够,要么开始没事,使用一段时间以后麻烦不断。注:本文转自暖通吧真人网
我建议大家先研读几个水井技术规范,里面有很多有价值的信息。就以《供水管井技术规范》GB _99,《机井技术规范》SL56-2000为例说吧。

八、关于地源热泵打井的规范
规范很严密,但对实际技术工作也没什么太大的意义,为什么这么说,因为它对于一个井到底该出多少水才是合格的?并没有详细规定。为什么不规定呢?因为根据地质情况、井管的不同、滤水管的结构、泥浆比例、排管、填砾、洗井方法的不同,很难统一标准。这就是这行业的特点。事实上,成井过程中任何一个步骤的变化都会引起出水量的变化。
那么规范里有什么很明确的指导意义吗,有,里面几点很重要:
1
、不同的地质情况,一定要选最适合的滤水管结构才能达到更高的出水量
2
破壁和滤水管结构及洗井最重要,水道疏通的越好,出水量越大。
3
、出水量越大,越节能
4
、不要玩命抽水,水流速度加快很容易把砂子带进来。

九、出砂现象
本池自来水公司有很多自备井,很多水井的寿命都很长了,出砂现象增多,市民意见大,最后想到一个办法:原来出80/小时,改为60/小时,原来水位下降10,现在不让它下降那么多,这是非常有效的办法,砂子少了,水井的寿命延长。当然,对于出砂比较厉害的井,还是尽可能的修,我们曾经修过很多这样的井,修完的井出水量甚至比新井还高出许多,也不出砂。不过现在很少了,自备井关停的差不多了。
多说一句,对于水源热泵井,出砂厉害的井通常就该报废了。如果只用简单的膨胀橡胶加套管的办法,即使位置准确,通常也会严重影响出水量,更别提回灌了。因此,水源热泵项目中的水井,从施工质量(可靠性)到使用维护,都非常重要。

十、钢筋水泥管和球墨铸铁管
钢筋水泥管推广很多年了,便宜,防腐比球墨铸铁还好,滤水管缠丝的话效果不见得比铁管差多少,很受欢迎。如果连缠丝都换成竹帘的话,那更是省了不少钱,当然了,我本人是坚决反对水源热泵循环井缠竹帘,结构强度太低,当浇地的井还差不多。不说这些,说说用钢筋水泥管应注意的风险,就是怕撞,潜水泵安装和启动的时候,最好别撞井壁,撞个大窟窿,就不用修了。同样的还有无砂管,别撞它。
为了避免碰撞,那么井孔一定要垂直,井管安装一定要直,潜水泵泵管要直,最后,在水泵泵头上装个保护装置吧,没俩钱。注:本文转自暖通吧真人网
球墨铸铁管呢,防腐,内径大,抗拉抗撞,孔隙率高,成品率高,质量可靠,比铸铁管便宜很多,我最喜欢的管材,就是比钢筋水泥管贵的多。
不管什么管子,产品质量一定不能忽视,下管的时候管子突然断了,谁都不好受。

十一、一个案例
某小区水源热泵接地板采暖,井深110,开孔700毫米,井壁管直径400毫米球墨铸铁管,,滤水管为桥式滤水管50-100全通安装,静水位46,全部统一安装80/80潜水泵(流量/扬程),含水层以中粗砂为主,含砾石,建成后其中5眼井出水80/小时,水位降深5-6
大家看清楚了吧,这些井的建设标准其实很高了,但作为水源热泵井使用就有问题,问题在哪呢?问题在于地下含水量大,而井的出水量低,那么它应该达到多少才呢?假设我们仍然安装80/80的潜水泵,水位应该只下降1-3。水位下降的少,意味着管井可补充的水量大,补充的更快,也意味着水道更加畅通。同理,在回灌的时候,回水阻力小,更容易回灌。
在看这5个井的使用效果,第一年,小区入住率非常小少,基本上没怎么使用,第二年,入住率70%,这5眼井冬季全部投入使用,时间不长,回不去了。采暖季一结束,物业开始抽水检查,发现这5眼井,的出水量降到30-40/小时,而水位降深达到近20,正好是水泵泵头的位置,别说回水了,连做出水井都力不从心。之后,我们去处理,把这5个井的出水量回复到80/小时。
好了,实例讲完,可以分析了。
一、特点
1
、这个项目所在地的水文地质情况本来非常适合水源热泵,含水层粒径大,流速高,静水位在46,回水压差大。
2
、建井标准高
3
、回水、出水衰减速度快
4
、可恢复
问题分析
1
、洗井不彻底
一个本来很好的地层,建井标准也高,为什么回出问题呢,我们先从它的最初抽水试验数据看80/小时,水位下降5-6,可以肯定的是,打井队的洗井不彻底,水道没有尽可能的疏通,所以,水井出水量小、回水量也小,运行中也更容易被堵塞。
2、可能的其他因素
a
、排水不足,水还没有彻底干净就并网运行
b
、回灌方式问题
c
、滤水管选择的问题

十二、洗井问题
假设同一地层,完全相同的深度、结构、工艺的两个井,只是洗井不同。那么大家是不是觉得洗井效果好,出水量大的井出水就干净,而洗井效果差,出水量小的井出水就不干净呢?其实不是这样的,只要是水井没质量问题,不管您是洗的彻底,还是不彻底,水都会被排干净,可以放心的使用。尤其为了节省成本,以及本来地下水就很丰富,随便打个井就能出很多水的地方,这个问题最容易被忽视。
这点才是各位应该首先明确的认识:一个本来好好的井,吃水、生产都没问题,怎么到了水源热泵就这么罗嗦了呢?因为回水是被动的,必须把滤水层尽可能的洗开,才能减少阻力。根据抽回水井尽量能够互换使用的原则,那么每个井都应该在施工过程中尽量洗彻底。
十三、水井加压
这个项目采用了加压回灌,如何加压呢,很简单,井口密封而已,加个大盖子,装一圈大螺丝。这样的加压方式力量还是非常大的,大到什么程度呢?大到回水可以把井室的水泥地面沿井管外壁顶穿,造成密封加压失效。由于回水从滤水管外渗出,将止水材料顶穿后一直达到地面,那么可以肯定的说,止水失败,深层地下水与上层污染水串通。如果上层水的水质较差,尤其是污染严重的浅层地下水,其后果不但加剧水污染,也会加快管路、设备、管井滤水结构的腐蚀。在有,在回水顶穿到地面的过程中,形成了空洞,这个空洞以前的填充物在回流到井里,或被灌到其他井里,加速滤水通道的堵塞。
更先进的密封加压装置我还没见过,其效果如何不敢下评论。但从我打井的角度看,不管怎么密封加压,水井本身的好坏才是根本,如果滤水通道不断被堵塞,密封加压装置在完善、在结实,回水量也会不断减少,逼迫您寻找更有效的解决办法。

十四、滤水管
这个项目全部采用桥式滤水管作为过滤器,桥式孔的过水断面类似月牙,问题可能就出在这个月牙结构上。回灌的时候水头改变方向,造成能量损失,相邻水孔出来的水互相碰撞,同样造成水头损失。
在有,这个月牙形的两头尖尖,那么生锈、微生物、悬浮颗粒很容易在这里聚集,造成滤水孔堵塞。
对于管壁厚度不足,焊接质量差的管子,还应特别小心,洗井的时候管子被压蹩,水井立马报废。
以我个人的经验看,桥式滤水管更适合单纯的生活饮用水井,如果用于空调井,那最好用在含水层粒径很大的地方。

十五、成功案例
概况:住宅小区中央空调,主机循环水量120/小时。
井深:150
止水深度:50
管材:钢筋水泥井管,内径280毫米;缠丝过滤器,共40,沉淀管8
岩性及厚度:粘土、砂。其中利用砂层厚度42,以中砂为主,一部分粗砂、细砂。
抽水试验结果:
1# 2#
静水位 2121
水量 130/小时 130/小时
动水位 2224
降深值 13
回灌试验结果:
第一次 2426
第二次 22
稳定时间 24小时 24小时
水温:15-16
使用效果:
已经使用5年了,甲方除换季衬时候互换使用外,没有对水井做过任何处理或维护。井都在两栋住宅楼之间,两栋楼的间距是37.5,离建筑物最近的距离应该不超过8。含沙量没有测,甲方也觉得没必要去测了,肉眼根本看不见如何沉淀颗粒。
说明一下:2#第一次回灌时水位上升5稳定,经继续处理第二次回灌时水位上升1,当时没有在测量2#的出水动水位,估计应该小于或等于22
分析:
1
、此项目所在地的地下水比较丰富
2
、成井基本达到最大出水、回灌效果
3
、止水可靠、有效,达到保护地下水资源的目的
4
、含沙量达标,水井可靠

十六、止水深度注:本文转自暖通吧真人网
上面几个例子里,都碳亟了止水深度,可能有朋友不太了解这个,我啰嗦一下,工业非樊、养殖、生活非樊会污染靠近地面的地下水,逐渐向下渗透,因此,在打井的时候应该把已知或按当地主管部门规定的止水深度,将浅层地下出水层用红土球或其他止水材料封闭,阻隔上层地下水与深层地下水串通。
在回灌困难面前,很多打井队片面依靠增加取水(回灌)砂层提升效果,在上层安装过滤器,导致很多项目不顾加剧污染衬后果,不止水或少止水。对这个问题大家应该高度重视,短期内可能有些效果,但长期看,会加剧过滤器的堵塞。对于有咸水、苦水需要分段取水的地区,要慎重在慎重。能不上水源热泵最好别上。
十七、一个效果不太好的例子
概况:办公楼 中央空调
井深:130
止水深度:60
管材:球墨铸铁管,内径297毫米;缠丝过滤器,共42,沉淀灌6
岩性及厚度:粘土、砂。其中利用砂层厚度18,均为细砂。
抽水试验结果:
静水位 动水位 降深值 出水量
12.223.911.798
/小时
回灌试验结果
静水位 动水位 上升值 回灌水量 稳定时间
12.23.68.665
/小时 24小时
好了,继续分析:
这个项目的所在地的水文地质条件跟上面那个例子比就差得多了,所以,即使采用同样的工艺效果也差了很多。
而且,这个例子里的回水水位在3.6,考虑到还要做地下井室,那么65/小时的回灌量可以认为就是它的最大回灌量,在投入使用前,我会告诉用户,您不能用到65吨,而且,要尽可能的把水多排之后在回灌。

十八、在说试验里的稳定时间
我还没见过回灌的验收国家标准,因此大部分项目会借用单纯出水井的验收标准来套回灌量的验收。尽管很大部分空调井的回灌能力不肚伐减,但作为验收环节来说,24小时的稳定试验还是目前最靠谱的验收方法。另外,类似第二个例子的情况很可能用一到二年就需要洗井,在初期,这很重要。
对比这两个例子,第一个效果那么好,甚至不需要后期处理,而第二个就需要打更多的井来满足回灌,可见地质条件对项目的影响有多大。
想起一件事,以前有个项目(水源热泵刚兴起的时候),两个打井队一起干,这两个施工队本来都是很有经验的,其中一个还跟我们一样只打非农业井,非常有心得。两队看了地质资料后,都承诺单井出水量100吨以上,结果,只出了30吨,甲方和大包方急了,项目失败了,几百万的设备怎么察?大包方找到我,我去帮他们处理才勉强出到70/小时,好在可以多打几个井,项目算成功了,但含砂量不小。记得当时去处理时,我看到地质资料也觉得能出不少水。

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