地下水的新型利用

2011-10-26郑州大学水利与环境学院张亚东张洁祥

河南科技 2011年9期

郑州大学水利与环境学院王露闵瑞张亚东张洁祥

地下水的新型利用

郑州大学水利与环境学院王露闵瑞张亚东张洁祥

随着经济的快速发展与人们生活水平的不断提高，人们对于公共建筑与住宅的供暖与制冷设备也有了一定的要求。对于华中平原地区，由于冬天温度低，夏天温度高，所以冬季多采用水暖气片供暖，而夏季多用电风扇、空调降低室内温度。但是人们在夏季超负荷使用空调已经造成大量电能消耗与严重的大气污染，这给我们的生活环境造成了不小的威胁。如何利用节能、环保的方式，在夏季高温时为人们营造一个清凉的环境已受到越来越多人的关注。

本文，笔者以郑州大学宿舍楼为例，介绍了利用地下水恒温、温度低的自然特性来降低室内温度的一种设计。该方案在合理使用暖气片、节约电能并减少空调的使用带来的污染的同时，使水资源利用得到优化。

一、设计方案

1.设备流程介绍。利用水泵将地下水从抽水井中抽起，如图1在主管道上加一台过滤器，过滤地下水中的沙粒，防止其阻塞暖气片，为满足系统负荷要求应该采用多水井供水，再通过加压装置使水进入宿舍楼暖气片中，经过与室内空气进行热交换后，水温度升高，最后将其引至洗浴中心锅炉房加热再利用。

图1 设备流程图

2.设计原理。热能从热流体间接或直接传到冷流体的过程即为热交换，它包括热传导、对流和热辐射。本文主要利用对流原理，即依靠气体或液体的流动来传热，液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀。公式为：

其中，Q是一定量温度改变所对应的能量，单位是J。C是比热容,为常数,这里水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。m是物体的质量，单位是kg。△t是物体温度变化量，单位是℃。

3.制冷后水的处理。地下水经过暖气片利用后，温度升高，可将其引到洗浴中心的锅炉中，稍微加热可以供学生夏日时沐浴使用。据统计，人们夏日沐浴水温45℃左右为宜，而从宿舍楼引导过来的地下水就有25℃左右，因此只需稍微加热就可以满足使用要求。这样不仅没有浪费地下水，而且还能节省燃料。

二、以郑州大学宿舍楼为例分析

1.宿舍楼构造、朝向及暖气片工作原理简介。宿舍楼一般都是单内廊结构，布置如图2所示，房间朝向一面朝南，一面朝北。水暖片供暖系统是利用壁挂炉或者锅炉加热循环水，再通过管材链接到暖气片，最终通过暖气片将适宜的温度输出，形成室内温差，最后进行热循环使整个室内温度均匀上升。暖气片一般安装在窗户下边或者阳台推拉窗的两侧，能够有效阻挡冷气侵入。

2.夏天哪些时段开泉引水以及理由分析。夏天的时候一般是在10∶00至14∶00开泉引水，将地下水引至暖气片系统，得到及时降温的作用。郑州处于平原干燥气候区，10∶00左右室内温度开始升高，此时制冷将会延缓室内气温升高，中午阳光正射楼顶，阳光强烈，而此时又是同学们回宿舍午休的时间，因此这时制冷最合理。

3.将地下水引至暖气片后的作用。利用地下水作为冷媒水，借用水泵将地下水抽起引到暖气片设备中。由于地下水具有湿度低、变化小的特点，并且暖气片为铝制产品，导热性能很强，可以有效利用热交换原理使室内温度降低。暖气片安装在窗户下面或者阳台推拉窗两侧，可以延缓室外热气流的进入，使室内温度有效降低。