关键词： 地下水源热泵   单井循环   含水层温度   砂箱实验   换热规律  

摘要： 针对单井循环地下水源热泵系统的研究不足,搭建了物理模拟砂箱实验台研究单井循环地下水源热泵系统地下水流动和换热规律,并开展了初始地温变化的实验研究。结果表明:3种热源井中循环单井抽回水温度变化最大,热影响范围最小,承担负荷的能力最低。在初始地温为20℃、取热工况下,抽灌同井、填砾同井的换热量分别为循环单井的2.0倍和2.2倍。含水层温度变化相同温度时,3种热源井取热量变化的百分比均大于放热量的变化。因此,在以供热为主的地区,应注意初始地温变化对取热工况的影响。

关键词： 严寒地区   地下水源热泵   运行方式  

摘要： 基于颗粒迁移理论,以严寒地区某工程为例,对严寒地区地下水源热泵采用不同运行方式对含水层参数的影响进行研究,结果表明在严寒地区采用变流量运行方式对含水层参数的影响较小,宜在严寒地区地下水源热泵工程中得到推广。

关键词： 渗流力学   地下水源热泵   砾石颗粒   物理特性   试验系统  

摘要： 针对地下水源热泵系统阻塞机制研究开发的砂层阻塞模拟试验系统,利用砾石颗粒作为多孔介质,以粉煤灰颗粒作为悬浮物,研究悬浮颗粒在砾石中运移和沉积时相对浓度与孔隙体积的关系。通过试验可知:(1)在3种不同流速试验条件下,悬浮颗粒在砾石介质中的运移和沉积主要经历了浓度的增加、骤减和平稳段,总体趋势是相同的,主要区别在于浓度的峰值有所不同,流速越大所对应的峰值越大,反之亦然。(2)给出的渗透率衰减模型对预见试验中悬浮颗粒的迁移所引起的孔隙率下降是有效的。(3)把理论分析方法同试验曲线比较后发现,余尾效应在本次试验中并没有出现,试验值和理论值具有较好的吻合性。

关键词： 地下水   泵   热转换   热平衡   热贯通   数值模拟  

摘要： 为了准确模拟预测地下水源热泵系统运行期间的热平衡变化规律特征,避免未来地下水源热泵系统运行期间出现的热贯通现象。以河北省水勘院正定基地地下水源热泵系统示范工程为例,建立了地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,并结合地下水源热泵系统的设计运行方案,预测分析了不同条件下未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势。结果表明,该示范工程按设计方案运行,抽、灌井之间存在热贯通现象。地下水源热泵系统通过增大温差的方法进行调节,可有效地缓解热贯通现象。

关键词： 泵   地下水   试验   单井   砂箱   抽回间距  

摘要： 针对单井循环地下水源热泵系统的研究不足,搭建了物理模拟砂箱试验台研究单井循环地下水源热泵系统地下水流动和换热规律,并开展了抽回间距变化的试验研究。结果表明,增大抽回间距能够显著改善三种热源井的抽水温度,在条件允许的情况下应尽量增大热源井的抽回间距;当抽回间距增加相同数值,抽水温度改善情况循环单井最好,其次是填砾同井,最后是抽灌同井,增加抽回间距对热贯通严重的热源井更有效。

关键词： 地下水源热泵   循环单井   抽灌同井   填砾同井   达西定律   米斯马赫方程  

摘要： 单井循环地下换热系统作为一种新型的地下水源热泵系统热源井，目前共有三种形式，即循环单井、抽灌同井和填砾同井。它们均将抽水管和回水管置于一口井内，在井的下部抽水，上部回水。循环单井是在基岩层中直接开孔，大部分水在井孔之内循环，与井壁发生热量交换；少部分水进入井孔，并进入含水层与其进行原水交换；抽灌同井在井孔内部加设了隔板，将热源井分为三个部分，上部为回水区，中间为隔断区，下部为抽水区；填砾同井的形式和抽灌同井类似，不同之处在于，填砾同井的井孔较井管的直径要大很多，其空隙采用分选性较好的砾石进行回填。本文针对以上三种热源井开展了相关的理论和实验研究工作，主要研究工作及结果如下： 设计并搭建了单井循环地下换热系统的物理模拟砂箱实验台，选取了实验测量仪器和数据采集系统，计算了实验误差。结果表明，所搭建实验台的测量误差在可接受的范围之内，能够准确真实地反映物理现象。 通过更换不同的预制井来实验模拟三种类型热源井的特性。针对三种不同的热源井，分别进行不同抽回间距、不同初始地温和不同负荷的实验研究。并对循环单井和填砾同井进行了不同排放比例的实验研究。研究表明，增大抽回间距能够显著改善三种热源井的抽水温度、提高换热量。三种热源井中循环单井承担负荷的能力最低，抽回水温度变化最大，热影响范围最小。在取热工况下，排放能够提高循环单井和填砾同井的抽水温度及取热量，小排放比对于提高热源井承担负荷能力的效果较好，随着排放比的增加，这种改善效果减弱。 针对不同运行模式下抽灌同井特性进行实验研究，按照三个具有代表性的地区——北京、沈阳和上海采暖期和空调期时间分配来设计实验。实验包括四种工况，即连续取热、连续放热、先夏后冬和先冬后夏。研究表明，抽灌同井在寒冷地区运行过程中，系统在该实验条件下，仅靠自然恢复期内的恢复，地下含水层不能使自身恢复至最初状态。必须采用辅助设备，对地下含水层进行热量补给，保证系统长期可靠的运行。在冷热负荷相当的地区，采用先夏后冬的运行模式，可以提高系统运行的稳定性；在寒冷地区应先进行放热工况，继而进行取热工况，保持热源井的抽水温度处在较高水平。相反，在较暖和地区则应先进行取热工况，保持热源井的抽水温度处在较低水平。 建立了多区域耦合CFD仿真模型。通过纳维-斯托克斯方程和伯努利方程对多孔介质中运动方程进行分析推导，得到了多孔介质内的流动模型，并通过实验确定了该流动模型中的经验系数。利用单井循环地下换热系统砂箱实验台测得的实验数据对数值模拟结果进行了对比，验证了仿真模型的准确性。 针对三种热源井进行了不同孔隙度、不同初始地温及不同抽水流量三个方面的仿真研究，并分析了三种热源井含水层的流场以及不同流量下的温度场变化情况。研究表明，孔隙度对含水层参与换热较多的抽灌同井和填砾同井影响稍大，对循环单井的影响则较小，但总体上看孔隙度对三种热源井的特性影响不大。抽水流量对单井循环地下换热系统的影响较大，增大抽水流量使得三种热源井的抽水温度变化加大，并能显著提高热源井的热影响范围。初始地温的变化并不影响含水层温度的变化趋势，抽水温度的变化趋势也几乎相同，只是各工况间存在一定温差。但提高初始地温能够显著提高热源井的平均抽水温度和累计取热量，可见初始地温是影响单井循环地下换热系统的关键因素之一。 本文为国家自然科学基金“单井循环地下换热系统多流态流动与传热耦合机理研究”(41002085)的部分研究内容。本文的研究工作，为全面的掌握单井循环地下换热系统的运行特性、为该系统的设计及应用提供了重要的理论基础和技术储备。

关键词： 地下水源   热泵技术   应用   发展  

摘要： 当前,建筑冬季供暖和夏季空调的使用量越来越大,由此带来的能源浪费与环境污染问题也越来越重,因此我国目前已经禁止在城镇内建设中小型燃煤锅炉房,有些地方对已经建成的中小燃煤锅炉采取了取缔措施。而地下水源热泵是一种能够有效节约能源并减少大气污染的供热及空调新技术,在能源日益短缺且环境压力巨大的今天,地下水源热泵技术是一个值得推广应用的供热与制冷方式。本文介绍了地下水源热泵的基本工作原理,分析了地下水源热泵技术存在的问题与优缺点。

关键词： 复合系统   运行模式   初投资   经济性  

摘要： 为了响应节能，环保，低碳的号召，太阳能技术和地源热泵技术在我国以及世界其他地域被广泛应用。本文提出一种太阳能和地下水源热泵相结合的系统即太阳能地下水源热泵复合系统。对太阳能地下水源热泵复合系统供热的3种运行模式进行了理论分析。以实际工程案例为依托，通过充分利用青海地区丰富的太阳能和浅层地热能可再生清洁能源，运用相应的技术对当地生活小区原有的天然气壁挂炉供暖系统进行改造。减少对一次性能源的依赖和消耗，达到打造节能环保绿色小区的示范效应目的。通过对项目的运行可监测的基础上获得系统运行数据，为大面积推广使用提供技术依据。对实际工程应用有一定参考价值。 首先，本文分别简述了太阳能技术和地下水源热泵技术的发展与应用。 其次，分别介绍了太阳能集热系统、地下水热交换系统、热泵机组和室内末端系统四部分，它们构成了整个太阳能地下水源热泵复合供暖系统。简单分析了太阳能地下水源热泵复合系统的3种运行模式。再逐一介绍了太阳能的特点、太阳辐射的计算和真空管集热器性能分析。针对3种运行模式分别建立了太阳能真空管集热系统模型和蓄热水箱分析模型。对太阳能水源热泵系统的运行模式进行理论分析。 再次，结合实际工程对太阳能地下水源热泵复合系统供热的设计要点进行说明。概述了整个供热系统的基本组成，计算了实际工程建筑的围护结构耗热量，根据建筑物所需耗热量确定了太阳能集热器的面积、蓄热水箱容积与热泵机组选型。通过对集热系统的监测及数据计算，得出了该系统的太阳能保证率。由此所测得的数据可以对原设计进行优化。然后针对太阳能地下水源热泵供热系统3种运行模式进行跟踪监测，详细分析了系统在不同工况下的运行特性。 最后，对太阳能水源热泵复合供暖系统的经济性和节能环保效益进行分析。从系统初投资进行计算分析，对比了太阳能地下水源热泵系统、天然气壁挂炉、燃煤锅炉几种当地常见供热系统的运行费用和环保效益，最终证明了这种系统在青海地区具有良好的适用性和推广价值。

关键词： 热泵   回灌   水文地质设计  

摘要： 伴随着地下水源热泵的发展，出现许多问题，因为多数项目在近几年才刚刚建成，如今还没观察到明显的效果，但是随着时间推移以及该技术大面积的推广，将会出现越来越明显的环境问题，且这些问题也越来越难恢复。所以，自水文地质的设计角度来加强对于该技术工作的原理以及环境效应研究是很有必要的。本文主要介绍了设计参数以及规范，水力学设计：确定回灌方式、能力和运行期间水力学的效应；热力学设计：确定清楚回灌井的温度对于抽水井的温度影响，地质环境保护设计，最后得出结论。

关键词： 可再生能源   地下水源热泵   节能环保   空调  

摘要： 以尔王庄水库管理处宿舍区空调系统节能改造为例，探讨了地下水源热泵系统在水利工程中应用的可行性，并结合运行实际分析了优势和前景。