是開發(fā)利用淺層地熱能最經濟的一種工程措施,凡在地下水源熱泵適宜的地區(qū)利用地下水換熱方式無疑應是首選方案。地下水同時又是一種可再生能力有限的自然資源,在取用了它的熱能之后必須通過回灌再把它送回地下,與地溫進行熱交換后再次抽出來取用其熱能,循環(huán)往復,地下水就成了一種利用淺層地熱能的取之不盡用之不竭的良好媒介。
然而地下水取水容易回灌難已成為各地利用地下水源熱泵最大的制約瓶頸,困擾著淺層地熱能的開發(fā)利用。為解決這一世界性難題,濰坊市星河地下水熱資源研究所與國內知名的熱泵企業(yè)——山東科靈空調設備有限公司緊密合作,大力攻關,針對全國各種不同的地質條件進行試驗研究,歷經五年的時間,終于破解了地下水回灌的難題。2011年4月25日,國家住建部組成專家組對該成果進行了鑒定,一致認為該研究成果“內容豐富,資料詳實,技術水平達國內領先水平,在地下水回灌、雙極雙表法測井技術等方面達國際先進水平?!爆F已在全國各地三十多處地下水源熱泵工程中運用該技術,全部做到了全回灌。
這項技術的要點可簡單概括為以下七個方面:
一是固相堵塞的防治及物探技術。該成果破解了固相堵塞的成因,研究了泥砂防御屏障的機理,發(fā)明了雙極雙表電法測井技術,做到了每井必測,對各層含水層的巖性及深度都能準確測出。針對有可能在井中發(fā)生滲透破壞的特殊地層(流土性土、管涌性土、接觸沖刷地層等)采取相應的處理措施。
二是化學堵塞的防治技術。化學堵塞主要是鐵、錳、鈣、鎂造成的堵塞。其中鐵、錳物質可以造成快速堵塞。鐵、錳在地下水中處于還原環(huán)境,無色透明,在每個地方每一眼井中含量各不相同。首先要快速判別其是否超標,如果證實鐵、錳超標,一定要在供回水管路及熱源井設計中使水與空氣隔絕,防止氧化。三是氣相堵塞的防治技術。在回灌水中有大量的細小的氣泡,極易造成砂類土孔隙的堵塞。我們采取了一套少產氣、多排氣、易透氣、減流速、巧回揚的防治措施,效果很好。

四是熱源井過濾器設計技術。為減小鐵質堵塞,我們首選非金屬井管,并設計出了符合規(guī)范要求的墊筋、包網、填礫過濾器。為減小濾網堵塞,延長井的壽命,濾網必須要與砂層粗細相匹配,能粗則粗。為此,我們開發(fā)出了專門用于包網、填礫過濾器的設計軟件,只要輸入砂層的顆分特征值,選用何種填礫、何種濾網網目才能達到既能防砂增水又能延長井的使用壽命的最佳效果,可以立即計算出來。
五是單井適宜取水量與回灌量的測試計算技術。首先我們推導出了根據一次降深的抽水試驗及含水層深度計算Q—S關系的公式。然后對每眼井都結合洗井進行簡易抽試,繪出該井的Q—S關系曲線,便可從曲線上查出適宜降深的井的出水量。根據不同砂層的等壓回灌率也可很容易地計算出適宜升幅的井的可回灌量,進而計算出合理的抽回井數比。
六是井的合理布局與優(yōu)化配置。井的布局可按單排式、雙排式、組團式。如何布局最合理,要綜合考慮與運行工況(單供熱或冷熱雙供)相適應、井間干擾不嚴重、不發(fā)生冷量積累及熱短路三個方面,做到水量、水溫、投資三者兼顧。
上述工作做好了,哪些井適宜作取水井,哪些井適宜作回灌井,井的最佳配置方案也就出來了。
七是施工技術。熱源井不同于農業(yè)井,要求成井工藝更好,施工質量更高。為此,我們組建了一支專門建造熱源井的鉆井隊伍,做到統一培訓,統一調度,統一技術標準,統一熱源井測試項目,統一進行可行性評價,保證打一眼成一眼,干一處成一處,切實經得起時間的檢驗。