沈陽城區(qū)水源熱泵回灌堵塞機理及防治研究.pdf

1、水源熱泵作為一項節(jié)能的綠色工程，在沈陽地區(qū)的應用已有15年的歷史，2006年9月，沈陽市被國家建設部列為全國實施熱泵系統(tǒng)建設和應用的試點城市之一，沈陽政府積極推進水源熱泵技術的應用和建設，到2010年底，全市已有5500萬m2的建筑利用水源熱泵技術供暖和制冷，同時還有很多在建項目積極推廣熱泵技術。伴隨著水源熱泵技術在沈陽市的應用發(fā)展，許多因水源熱泵回灌堵塞問題而產(chǎn)生的環(huán)境與地質(zhì)問題逐漸引起人們的深思。水源熱泵回灌堵塞成為制約這項技術可持

2、續(xù)發(fā)展的關鍵因素之一。因此，水源熱泵回灌堵塞問題的研究，對于預防和控制水源熱泵回灌堵塞的發(fā)生及發(fā)展，保護水源熱泵工程正常運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效的回灌系統(tǒng)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　 本文通過調(diào)查并收集沈陽城區(qū)現(xiàn)有的水源熱泵工程運行現(xiàn)狀，分析了沈陽城區(qū)水源熱泵回灌可能發(fā)生堵塞類型。利用室內(nèi)土柱實驗研究了水源熱泵回灌堵塞發(fā)生過程，分析了堵塞機理及發(fā)展過程。應用分形理論研究了多孔介質(zhì)級配與滲透性能的相關關系，并結(jié)合沈陽城區(qū)水

3、文地質(zhì)現(xiàn)狀，將沈陽城區(qū)分別根據(jù)鐵錳離子含量的不同和沈陽城區(qū)多孔介質(zhì)滲透性能的好壞進行了分區(qū)。在以上研究的基礎上，綜合評價了沈陽城區(qū)水源熱泵回灌可能產(chǎn)生堵塞的風險，進一步提出了回灌堵塞的預防和治理方法。
　　 沈陽城區(qū)水源熱泵回灌堵塞類型為因水中鐵、錳離子發(fā)生氧化、沉淀反應，沉積于多孔介質(zhì)表面或孔隙介質(zhì)內(nèi)部，降低多孔介質(zhì)透水性，產(chǎn)生化學堵塞;因機械作用導致的物理堵塞兩種類型。在自然條件下，水源熱泵回灌堵塞主要為鐵化學堵塞，錳在較短

4、時間內(nèi)不明顯發(fā)生。鐵含量越高，堵塞發(fā)生和發(fā)展的越快，越不利于回灌，所以回灌時應選擇在低鐵、含量的地區(qū)。均質(zhì)多孔介質(zhì)較級配介質(zhì)回灌效果好;均質(zhì)介質(zhì)顆粒粒徑越大，回灌堵塞發(fā)生時間越晚，堵塞程度越小;級配介質(zhì)受到顆粒組成影響，級配越好，介質(zhì)的不均勻系數(shù)越大，級配介質(zhì)的孔隙度越小，回灌堵塞發(fā)生時間越早，影響程度越明顯。級配分維數(shù)D能夠很好的反映多孔介質(zhì)顆粒組成關系:顆粒的級配越差，不均勻系數(shù)Cu越小，分形維數(shù)D越大，級配介質(zhì)滲透性越良好。物理堵