利用地下含水层蓄热供热或蓄冷供冷的系统 一、技术领域
本发明属于在物质中累积热量的供热系统和建筑技术。
二技术背景
利用地下含水层蓄热或蓄冷是人们探索蓄热或蓄冷的一种途径，《新能源》2000年第22卷第12期作者：高继慧，横山孝男，期刊QCode：xny200012037《利用地下蓄水层蓄热的清洁能源技术》一文就是其中一例，但是这些探索研究没有进入大规模的应用实施，原因在于地下水并非一个理想隔绝的池水，地下水的流动和热交换降低了所存热或冷的保温性能，而现有研究没有对蓄热区的地下水与蓄热区外地下水隔离深入研究，以至于利用地下含水层蓄热或蓄冷没有大规模推广实施。
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免蓄热区1的地下水与蓄热区外8的地下水的对流和热交换；蓄热区地下水的水位不随周围地下水位的升降而升降；提高蓄热区地下水位，增大不含水的沙砾层的蓄热利用率。
本发明采用的技术方案是：
在蓄热区1的四周建设地下连续墙，阻止蓄热区1的地下水从四周与蓄热区外8的地下水对流和热交换。或者打筑底井2，然后向筑底井2中注入堵漏剂，使得渗透的堵漏剂与上石形成圆柱形的混凝体10，筑底井2数量和密度取决于堵漏浆的扩散距离，使得从相邻的筑底井2扩散的混凝体10相互重叠形成四周密闭的堵漏坝，阻止蓄热区1内的地下水从四周与区域外的地下水对流和热交换。地下连续墙或筑底井2的深度取决于岩层的深度和蓄热区1的设计深度。如果蓄热区1底部渗漏，与蓄热区外8的地下水相连通，则蓄热区1只能做蓄热供热用途。若蓄冷供冷或要提高蓄热区地下水位，则需要在底部渗漏的蓄热区1构筑防渗隔离底6。防渗隔离底6的构筑方式是在蓄热区1内打筑底井2，向筑底井2底注入堵漏浆，形成圆柱形的底部混凝体，相邻的圆柱形底部混凝体相互重叠，使得底部混凝体遍布蓄热区1底部，形成防渗隔离底6阻止蓄热区1的地下水向下渗漏，使得隔离带3和防渗隔离底6构成相对封闭的蓄热区1，蓄热区1内的地下水与区域外的地下水相互隔绝，可以长期保持蓄热区1的地下水位可以比蓄热区外8的地下水位高。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
本发明的有益效果是
用防渗隔离带3阻止蓄热区地下水从四周向蓄热区外8渗漏、对流和热交换，用底部岩层或防渗隔离底6阻止蓄热区地下水从底部向蓄热区外8渗漏、对流和热交换。四周和底部密闭的蓄热区1可以注入地下水提高蓄热区1的地下水位，扩大蓄热区1的蓄热能力。水处理系统7可以减缓循环水中的杂质阻塞含水层缝隙。
四、附图说明
图1为蓄热区俯视示意图
图2为蓄热区剖面示意图
附图标记对应的部件名称表
编号名称 编号名称 编号名称
1渗浆井 5蓄热区含水层 9蓄热区外含水层
2筑底井 6防渗隔离底 10混凝体
3隔离带 7水处理系统
4蓄热区 8蓄热区外
五、具体实施方式
实施例1
未来夏季供冷和冬季供热用途，需建设两个利用地下含水层蓄热或蓄冷的蓄热区1，通过打第一口探测井，得知蓄热区1岩层深度为100米，注入水泥浆，在其旁边打井探测得知蓄热区1水泥浆渗透形成的柱形混凝土直径达到3米，设计蓄热区1为300米×300米见方，深度100米的区域。在边长300米的正方形上每隔3米打渗浆井1，每口渗浆井1都打到岩层，向打好渗浆井1中高压注入水泥浆。施工完成后隔离带3水泥浆凝固，隔离带3原有的地下土石间的缝隙被水泥挤占。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8旁边区域的地下水位，且长期保持不变，则表明打井渗透水泥浆已经形成了密闭的堵漏坝，岩层具备隔水性能，此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已打井灌浆边线外40米的边长380米的正方形边线上再每隔3米打井灌浆，形成第二个堵漏坝，在两堵堵漏坝之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入水泥浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。在蓄热区1内打多个抽水井和注水井，利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷，也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热供热但不能用于蓄冷供冷。若一定要将其用于蓄冷供冷，则将蓄热区1地面设置点阵，点的间距为水泥浆的渗透深度，每个点打一口筑底井2，向筑底井2底部高压灌注水泥浆，蓄热区1底部原有的地下土石间的缝隙被水泥挤占。向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持不变，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层，抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源。抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的水结果水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。
实施例2
为了夏季供冷和冬季供热用途，需建设两个利用地下含水层蓄热或蓄冷的蓄热区1，通过打第一口探测井，得知蓄热区1岩层深度为100米，注入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，在其旁边打井探测得知，蓄热区1N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆渗透形成的柱形混凝土直径达到3米，设计蓄热区1为300米×300米见方，深度100米的区域。在边长300米的正方形上每隔3米打渗浆井1，每口渗浆井1都打到岩层，向打好渗浆井1中高压注入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆。施工完成后隔离带3N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆凝固，隔离带3原有的地下土石间的缝隙被N-N”-亚甲基双丙烯酰胺挤占。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8旁边区域的地下水位，且长期保持不变，则表明打井渗透N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆已经形成了密闭的堵漏坝，岩层具备隔水性能，此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已打井灌浆边线外40米的边长380米的正方形边线上再每隔3米打井灌浆，形成第二个堵漏坝，在两层堵漏坝之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。在蓄热区1内打多个抽水井和注水井，利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷，也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热但不能用于蓄冷供冷，只能用于蓄热供热。若一定要将其用于蓄冷供冷，则将蓄热区1地面设置点阵，点的间距以N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆的渗透深度，每个点打一口筑底井2，向筑底井2底部高压灌注N-N”-亚甲基双丙烯酰胺浆，蓄热区1底部原有的地下上石间的缝隙被N-N”-亚甲基双丙烯酰胺挤占。向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持不变，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。防渗隔离底6构筑完成后筑底井2用于抽取地下水供热(或供冷)或向地下灌注回水之用。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层、抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源，抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的回水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。
实施例3
在蓄热区1四周开挖灌浆槽，挖掘深度达到岩石。在开挖号的灌浆槽的底部和两端放置有孔的管子，向灌浆槽内灌注防渗混凝土，在蓄热区1四周形成地下连续防渗墙浇注完成后向有孔的管子高压灌注水泥浆。向蓄热区1地下注水，若蓄热区地下水位高于蓄热区外8的地下水位，且长期保持不变，则表明此蓄热区地下水与区域外地下水相互隔绝。在已构筑的地下连续墙外40米的边长再构筑第二堵地下连续墙，在两堵地下连续墙之间打多个渗浆井，从其中抽出地下水，高压灌入水泥浆，以此形成具有保温性能的隔离带3。则利用此蓄热区1冬季蓄冷，夏季供冷。也可以利用此蓄热区1夏季蓄热，冬季供热。
若给蓄热区1地下注水不能提升蓄热区地下水位，且蓄热区1内地下水位与蓄热区外地下水位始终一致，则说明蓄热区1的地下水没有与蓄热区外地下水相互隔离，此时可以用于蓄热但不能用于蓄冷供冷，只能用于蓄热供热。若一定要将其用于蓄冷供冷，若筑底井2的水泥浆渗透深度为4米，则将蓄热区1地面设置为相隔4米的点阵，每个点有一口渗浆井1，在井底高压注入水泥浆，水泥浆在井底扩散。完成后向蓄热区1地下注水测试隔离性能，若蓄热区地下水位高于蓄热区外地下水位并能保持一个月以上，说明蓄热区1具备地下水隔离性能。可用于蓄冷供冷。
将来自热源或冷源的热水或冷水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层抽取蓄热区1的地下水返回热源或冷源，抽取蓄热区1高温地下水给热用户供热或低温地下水给冷用户供冷，返回的水经过水处理系统7去除杂质后注入蓄热区1地下含水层。