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1、(10)申请公布号 CN 102661642 A(43)申请公布日 2012.09.12CN102661642A*CN102661642A*(21)申请号 201210169201.5(22)申请日 2012.05.29F25B 49/00(2006.01)F25B 30/06(2006.01)(71)申请人吉林大学地址 130012 吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人高青 周学志 江彦(54) 发明名称偏流态地下水源热泵抽灌控制方法(57) 摘要本发明公开了一种偏流态地下水源热泵抽灌控制方法，包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、过滤器、抽水井流量计、第一阀门、第二阀。
2、门、第三阀门、第四阀门、集水器、抽水干管、抽水泵、换热器、回灌水干管、回灌水泵、分水器、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井、第四回灌井、回灌井流量计、目标含水层。本发明基于地下水的天然偏流，采用主动控制抽灌各井流量负荷的方法，人为控制回灌水的波及范围和影响程度，减缓回灌水对抽水温度的影响，最大限度的减轻和避免热贯通现象，为地下水源热泵提供高效运行的冷热源，提高热泵机组的工作效率，从而保证系统工作性能的稳定。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 。
3、附图 2 页1/1页21.偏流态地下水源热泵抽灌控制方法，其特征在于开启抽水泵(9)和回灌水泵(12)，此时目标含水层(19)中的地下水经由第一抽水井(1)、第二抽水井(2)、第三抽水井(3)、第四抽水井(4)和过滤器(5)、抽水井流量计(6)流向第一阀门(1a)、第二阀门(2a)、第三阀门(3a)和第四阀门(4a)，各阀门对抽水各井流量负荷调节之后进入集水器(7)，在抽水泵(9)的作用下，抽取的地下水通过抽水干管(8)到达换热器(10)，在回灌水泵(12)的作用下，经换热后的地下水通过回灌水干管(11)进入分水器(13)，然后第五阀门(14a)、第六阀门(15a)、第七阀门(16a)和第八阀。
4、门(17a)对回灌各井水流量负荷进行调配，最后回灌水经由第一回灌井(14)、第二回灌井(15)、第三回灌井(16)、第四回灌井(17)和回灌井流量计(18)回灌入目标含水层(19)中。2.根据权利要求1所述的偏流态地下水源热泵系统抽灌控制方法，其特征在于所述的集水器(7)进水口处安装有第一阀门(1a)、第二阀门(2a)、第三阀门(3a)和第四阀门(4a)，可分别对各抽水井流量进行可变负荷实时调配。3.根据权利要求1所述的偏流态地下水源热泵系统抽灌控制方法，其特征在于所述的分水器(13)出水口处安装有第五阀门(14a)、第六阀门(15a)、第七阀门(16a)和第八阀门(17a)，可分别对各回灌井。
5、流量进行可变负荷实时调配。4.根据权利要求2、3所述的抽灌流量可变负荷实时调配，其控制特性在于可适度控制第一阀门(1a)、第二阀门(2a)、第三阀门(3a)、第四阀门(4a)和第五阀门(14a)、第六阀门(15a)、第七阀门(16a)、第八阀门(17a)。权 利 要 求 书CN 102661642 A1/3页3偏流态地下水源热泵抽灌控制方法技术领域0001 本发明涉及地源热泵系统技术领域，具体涉及一种偏流态地下水源热泵抽灌控制方法。背景技术0002 地下水源热泵是一种低温地热资源可持续利用技术。由于具有能源利用密度大，能量输运快，工程成本低等优越优点，得到越来越广泛的应用。0003 在地下水源。
6、热泵系统运行过程中，需要布置抽水、回灌井群，而受建筑场地面积限制，抽灌井之间的间距有限，在地下水集中抽水、回灌地区，水位场、温度场将相互叠加干扰，导致抽水井出水温度随回灌水温度变化而变化，即出现“热贯通”现象。“热贯通”的产生，必然影响地源热泵机组的制热或制冷效率，长此以往，将影响整个系统的工作效率及系统的稳定性，严重时系统不能正常工作。0004 通常，合理布置抽/灌井群位置有利于减轻井间热贯通，但避免热贯通的发生比较困难。首先，在热扩散和地下水渗流的联合作用下，随着使用时间的延长，回灌水热流场的影响半径会越来越大，单纯增加井距并不能从根本上克服井间热贯通。其次，考虑工程初投资和建筑物场地条件。
7、等制约因素，实际工程中井群间距不会任意远，所以抽灌井区比较集中，其附近的热湿运移和水动力循环也相当活跃。0005 更重要的是，人们认为只要合理布置井群便可避免热贯通，而实际中产生的问题和后果远不止于此，合理的布置方案亦具有局限性和相对适应性。因此，在井(群)间距和抽灌量一定的条件下，如何通过改变抽灌系统运行模式，寻求最优的抽灌控制方法，实现含水层渗流场和温度场的主动控制，将有助于地下水源热泵系统能源效率的提高和该技术的健康、可持续应用与发展。发明内容0006 本发明的目的是提供一种偏流态地下水源热泵系统抽灌控制方法。该控制方法基于地下水的天然偏流，采用主动调配抽灌各井的流量负荷，以削弱大然偏流。
8、对回灌水波及范围和程度的影响，最大限度的减轻或避免热贯通现象，实现抽灌井群布置的相对“紧凑”。0007 实现上述目的的技术方案是：该偏流态地下水源热泵系统包括第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井、第四抽水井、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、集水器、抽水干管、过滤器、抽水泵、换热器、回灌水干管、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、抽水井流量计、回灌井流量计、目标含水层。所述第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井为竖直成列设置，一端插入目标含水层中，另一端通过过滤器和抽水井流量计分别对应的与第一阀门、第二阀门、第三。
9、阀门和第四阀门相通，所述集水器进水口处与第一抽水井、第二抽水井、第三抽水井和第四抽水井相连，出水口处与抽水干管相连，所述抽水泵置于抽水干管上，一侧与集水器相通，另一侧与换热器相通，所述回灌水干管一端与换热器相通，另一端与分水器相说 明 书CN 102661642 A2/3页4通，所述回灌水泵置于回灌水干管上，所述分水器进水口处与回灌水干管相连，出水口处分别通过第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门与第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井相连，所述第一回灌井、第二回灌井、第三回灌井和第四回灌井为竖直成列设置，一端插入目标含水层中，另一端通过回灌井流量计分别对应的与第五阀门、第六阀门、第七。
10、阀门和第八阀门相通。0008 本发明的有益效果是：通过对抽灌各井流量负荷的主动调配，人为改变抽灌井群区域回灌水温度的波及范围和程度，减缓了回灌水对抽水温度的影响，避免了热贯通现象的发生，为地下水源热泵提供高效运行的冷热源。附图说明0009 图1为本发明系统原理结构示意图0010 图2为抽灌井群上侧区域地下水偏流示意图0011 图3为抽灌井群下侧区域地下水偏流示意图具体实施方式0012 下面结合附图对本发明作进一步详细说明：0013 如图1所示，偏流态地下水源热泵抽灌控制方法系统包括第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4、第一阀门1a、第二阀门2a、第三阀门3a、第四阀门4a、过。
11、滤器5、抽水井流量计6、集水器7、抽水干管8、抽水泵9、换热器10、回灌水干管11、回灌水泵12、分水器13、第一回灌井14、第二回灌井15、第三回灌井16、第四回灌井17、第五阀门14a、第六阀门15a、第七阀门16a、第八阀门17a、回灌井流量计18、目标含水层19。其特征在于第一阀门1a、第二阀门2a、第三阀门3a和第四阀门4a分别安装在第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3和第四抽水井4上，对抽水各井流量进行实时主动调配，所述过滤器5安装在各抽水井上，对含水层中多孔介质砂粒进行过滤，防止出现堵塞，所述抽水井流量计6置于各抽水井上，对各井水流量进行实时监测，所述换热器10的功能是从抽取。
12、的地下水中提取热量或冷量，然后将提取的热量或冷量输入到热泵机组，从而为建筑物等供暖或制冷，所述抽水泵9安装在抽水干管8上，所述回灌水泵12安装在回灌管11上，所述第五阀门14a、第六阀门15a、第七阀门16a和第八阀门17a分别安装在第一回灌井14、第二回灌井15、第三回灌井16和第四回灌井17上，对回灌各井流量进行实时主动调配，所述回灌井流量计18置于各回灌井上，对各井水流量进行实时监测。0014 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9和回灌水泵12，此时目标含水层19中的地下水经由第一抽水井1、第二抽水井2、第三抽水井3、第四抽水井4和过滤器5、抽水井流量计6流向第一阀。
13、门1a、第二阀门2a、第三阀门3a和第四阀门4a，各阀门对抽水各井流量负荷调节之后进入集水器7，在抽水泵9的作用下，抽取的地下水继续向前流动，通过抽水干管8和抽水泵9后到达换热器10，在回灌水泵12的作用下，经换热后的地下水通过回灌水干管11和回灌水泵12进入分水器13，然后第五阀门14a、第六阀门15a、第七阀门16a和第八阀门17a对回灌各井水流量负荷进行调配，最后回灌水经由第一回灌井14、第二回灌井15、第三回灌井16、第四回灌井17和回灌井流量计18回灌入目标含水层19中。说 明 书CN 102661642 A3/3页50015 结合图1和图2，当形成抽灌井群右上侧区域地下水偏流20时。
14、，减小第一阀门1a、第二阀门2a、第五阀门14a和第六阀门15a开度，同时增大第三阀门3a、第四阀门4a、第七阀门16a和第八阀门17a开度，此时第一抽水井1、第二抽水井2抽水量和第一回灌井14、第二回灌井15回灌水量将减小。虽然右上侧区域地下水偏流20将加速回灌水向抽水井区域移动，然而由于抽灌井群上半区域22抽灌量比正常大抽灌量时相应减小，导致该区域地下水渗流速度相应减小，回灌水温度影响程度变弱，有效减轻和延迟了回灌水对第一抽水井1和第二抽水井2的影响；对于抽灌井群下半区域23，虽然抽灌量相对增大，但由于右上侧区域地下水偏流20的存在，使得部分地下水渗流偏出抽灌井群作用区域(偏向抽灌井群区域。
15、下侧)，减缓了回灌水温度对第三抽水井3和第四抽水井4的影响。0016 当形成抽灌井群左上侧区域地下水偏流21时，减小第一阀门1a、第二阀门2a、第五阀门14a和第六阀门15a开度，增大第三阀门3a、第四阀门4a、第七阀门16a和第八阀门17a开度，此时抽灌井群上半区域22的抽灌量较小，同时左上侧区域地下水偏流21的存在更加有效的阻碍了回灌水向抽水井区域移动。对于抽灌井群下半区域23，左上侧区域地下水偏流21同样可以阻碍回灌水向抽水井区域移动，减缓对第三抽水井3和第四抽水井4的影响。0017 结合图1和图3，当形成抽灌井群右下侧区域地下水偏流24时，减小第三阀门3a、第四阀门4a、第七阀门16a。
16、和第八阀门17a开度，同时增大第一阀门1a、第二阀门2a、第五阀门14a和第六阀门15a开度，此时第三抽水井3、第四抽水井4抽水量和第三回灌井16、第四回灌井17回灌水量将减小。虽然右下侧区域地下水偏流24将加速回灌水向抽水井区域移动，然而由于抽灌井群下半区域27抽灌量比正常大抽灌量时相应减小，导致该区域地下水渗流速度相应减小，回灌水温度影响程度变弱，有效减轻和延迟了回灌水对第三抽水井3和第四抽水井4的影响；对于抽灌井群上半区域26，虽然抽灌量相对增大，但由于右下侧区域地下水偏流24的存在，使得部分地下水渗流偏出抽灌井群作用区域(偏向抽灌井群区域上侧)，减缓了回灌水温度对第一抽水井1和第二抽水。
17、井2的影响。0018 当形成抽灌井群左下侧区域地下水偏流25时，减小第三阀门3a、第四阀门4a、第七阀门16a和第八阀门17a开度，增大第一阀门1a、第二阀门2a、第五阀门14a和第六阀门15a开度，此时抽灌井群下半区域27的抽灌量较小，同时左下侧区域地下水偏流25的存在更加有效的阻碍了回灌水向抽水井区域移动。对于抽灌井群上半区域26，左下侧区域地下水偏流25同样可以阻碍回灌水向抽水井区域移动，减缓对第一抽水井1和第二抽水井2的影响。0019 采取本发明的偏流态地下水源热泵抽灌控制方法，可根据地下水的天然偏流，主动调配抽灌各井流量负荷，从而改变由抽灌引起的地下含水层渗流场和温度场变化幅度和范围，减轻和避免热贯通现象，为地下水源热泵提供高效运行的冷热源，提高热泵系统的工作效率。说 明 书CN 102661642 A1/2页6图1图2说 明 书 附 图CN 102661642 A2/2页7图3说 明 书 附 图CN 102661642 A。