地下水的新型利用

鄭州大學水利與環境學院 王 露 閔 瑞 張亞東 張潔祥

地下水的新型利用

鄭州大學水利與環境學院 王 露 閔 瑞 張亞東 張潔祥

隨著經濟的快速發展與人們生活水平的不斷提高，人們對于公共建筑與住宅的供暖與制冷設備也有了一定的要求。對于華中平原地區，由于冬天溫度低，夏天溫度高，所以冬季多采用水暖氣片供暖，而夏季多用電風扇、空調降低室內溫度。但是人們在夏季超負荷使用空調已經造成大量電能消耗與嚴重的大氣污染，這給我們的生活環境造成了不小的威脅。如何利用節能、環保的方式，在夏季高溫時為人們營造一個清涼的環境已受到越來越多人的關注。

本文，筆者以鄭州大學宿舍樓為例，介紹了利用地下水恒溫、溫度低的自然特性來降低室內溫度的一種設計。該方案在合理使用暖氣片、節約電能并減少空調的使用帶來的污染的同時，使水資源利用得到優化。

一、設計方案

1.設備流程介紹。利用水泵將地下水從抽水井中抽起，如圖1在主管道上加一臺過濾器，過濾地下水中的沙粒，防止其阻塞暖氣片，為滿足系統負荷要求應該采用多水井供水，再通過加壓裝置使水進入宿舍樓暖氣片中，經過與室內空氣進行熱交換后，水溫度升高，最后將其引至洗浴中心鍋爐房加熱再利用。

圖1 設備流程圖

2.設計原理。熱能從熱流體間接或直接傳到冷流體的過程即為熱交換，它包括熱傳導、對流和熱輻射。本文主要利用對流原理，即依靠氣體或液體的流動來傳熱，液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨于均勻。公式為：

其中，Q是一定量溫度改變所對應的能量，單位是J。C是比熱容,為常數,這里水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）。m是物體的質量，單位是kg。△t是物體溫度變化量，單位是℃。

3.制冷后水的處理。地下水經過暖氣片利用后，溫度升高，可將其引到洗浴中心的鍋爐中，稍微加熱可以供學生夏日時沐浴使用。據統計，人們夏日沐浴水溫45℃左右為宜，而從宿舍樓引導過來的地下水就有25℃左右，因此只需稍微加熱就可以滿足使用要求。這樣不僅沒有浪費地下水，而且還能節省燃料。

二、以鄭州大學宿舍樓為例分析

1.宿舍樓構造、朝向及暖氣片工作原理簡介。宿舍樓一般都是單內廊結構，布置如圖2所示，房間朝向一面朝南，一面朝北。水暖片供暖系統是利用壁掛爐或者鍋爐加熱循環水，再通過管材鏈接到暖氣片，最終通過暖氣片將適宜的溫度輸出，形成室內溫差，最后進行熱循環使整個室內溫度均勻上升。暖氣片一般安裝在窗戶下邊或者陽臺推拉窗的兩側，能夠有效阻擋冷氣侵入。

2.夏天哪些時段開泉引水以及理由分析。夏天的時候一般是在10∶00至14∶00開泉引水，將地下水引至暖氣片系統，得到及時降溫的作用。鄭州處于平原干燥氣候區，10∶00左右室內溫度開始升高，此時制冷將會延緩室內氣溫升高，中午陽光正射樓頂，陽光強烈，而此時又是同學們回宿舍午休的時間，因此這時制冷最合理。

3.將地下水引至暖氣片后的作用。利用地下水作為冷媒水，借用水泵將地下水抽起引到暖氣片設備中。由于地下水具有濕度低、變化小的特點，并且暖氣片為鋁制產品，導熱性能很強，可以有效利用熱交換原理使室內溫度降低。暖氣片安裝在窗戶下面或者陽臺推拉窗兩側，可以延緩室外熱氣流的進入，使室內溫度有效降低。

三、結論

1.地下水制冷初步設想是可行的，但應用技術還不成熟，需要進一步研究開發。

2.地下水是一種環保節能的新能源，符合當前節能環保的大形勢。

3.本設計可以利用地下水對室內降溫，在合理使用暖氣片、節約電能并減少空調帶來的污染的同時，水資源利用得到優化。