
才发现,原来网上那么多人研究水源热泵循环井。正好这两天没什么事,给大家讲讲水井的事。从事打井的都知道,打井这活地域性极强,打井施工跟土建和设备安装施工有很大不同,没有什么太可行的通用标准,再就是验收标准,也就是出水量标准,一个地方一个样,甚至一个地方也不一样。另外打井这活还是个隐蔽工程,打井的人也要保护自己的利益,这更让初次接触水井的空调设计人员挠头。
先写这么多,算是个开头,再写的话,难免会有失误和遗漏的地方,欢迎大家指正补充。我主要在松散层施工,深度不超过200米,这也是绝大多数水源热泵的取水范围,更具代表性。一涉及回水情况复杂多了,从哪开始讲起呢?还是从最基本的开始吧,文字力求简单通俗。
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0米到1000米或许有更厚的地方,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
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吨/小时,另一个出水50吨/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
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。
为什么回灌量会下降
原因很简单,就是水里德悬浮颗粒把回灌井滤水管上的滤水通道给堵塞了,再加上微生物附着、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。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12000米深)
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。
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。
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,2比1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。
对了,还有塑料管,没听说用的很多,估计还是成本的原因,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米 止水: 85米 开孔: 700毫米 终孔: 650毫米
岩性及厚度:细砂 粉砂,总厚度22米
井管直径:200毫米
滤水管安装长度:27.5米
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
27.8米 32.14米 4.34米 50吨/小时 11.52吨/小时.米 24小时
怎么样,效果相当的好吧,而且塑料管天生的防腐。
现在说说水井的质量控制。
不管你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,那么你们就别大撒手了,直接参与到水井的施工质量控制里来。
1、论证
水文部门提供给你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,你要学会正确去理解。
2、设计
除非你非常有经验,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,除非你有机会见识过水平更高的打井队,否则你很难知道你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的要素,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。
外行人看了这些《规范》后通常感觉是:哦,原来打井是这样。那么内行人看了会怎么想呢,就说我自己的看法吧:
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。
想起一点经验
本地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吨/小时,改为60吨/小时,原来水位下降10米,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。
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。
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。
为了更好的说明问题,先讲个实例:
某小区水源热泵接地板采暖,井深110米,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米全通安装,静水位46米,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吨/小时,水位降深5-6米。
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米。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。
再看这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吨/小时,而水位降深达到近20米,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吨/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米,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
二、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,为什么回出为题呢,我们先从它的最初抽水试验数据看,80吨/小时,水位下降5-6米,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。
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