关键词： 地下水源热泵   工程应用   水文地质   适应性评价   软件开发  

摘要： 近年来随着我国改革开放的深入，国民经济的快速发展，人民对生活品质的要求也日益增高，中央空调在民用建筑的应用也日益增多，然而日趋严重的能耗和环境问题越来越受到广大暖通界人士和业主的关注。地下水源热泵技术作为新型绿色节能空调技术于20世纪末进入我国，但是由于其发展时间相对较短，还没有形成较为系统的适应性评价方法，不利于地下水源热泵技术在我国的推广与应用。陕西省政府为节省能源、保护环境，大力提倡可再生能源技术的应用，为地下水源热泵在陕西地区的推广提供了良好的发展条件。 本文从地下水源热泵的基本概念和系统构成出发，介绍了当前实际工程应用过程中存在的主要问题和可应用条件，对陕西地区地下水源热泵的应用情况进行了现场调查研究与分析，通过收集和整理陕西地区的水文地质勘察资料和抽回灌实验历史数据，重点构建了水文地质条件平台，以可打井数量和需打井数量为评价指标，提出了漫滩和低阶地区域地下水源热泵工程应用的适应性初步评价方法。通过与常规冷热源系统相比较，分析地下水源热泵系统的经济性、节能性和环保性。基于层次分析法和综合指数法，提出了地下水源热泵工程应用的综合评价方法。自主开发了可视化应用软件，通过算例给出了适应性不同的评价结果，为地下水源热泵立项决策和初步设计提供了依据。 通过评价得到以下结论：陕西地区渭河流域和汉江流域的漫滩以及一、二级阶地含水层厚度大、砂层粒度大、埋深较浅，地下水径流畅通，适于建设地下水源热泵项目；陕西地区地下水源热泵应用项目正在逐年增多，应用建筑类型多，涉及的地域广泛；对于可利用空地面积有限的建设项目，可以根据实际选择采用蓄混水技术和水源侧串联技术，节省取水量，减少打井的数量，使其有条件地适应地下水源热泵；与常规冷热源系统对比，地下水源热泵系统运行费用低、能耗小、污染物排放量少；从计算结果中发现水文地质条件并不是影响地下水源热泵工程应用适应性的唯一约束条件，建筑规模也是关键决定因素。地下水源热泵工程应用适应性评价研究表明，在适宜地区采用地下水源热泵空调系统具有明显的优越性，能够促进这一绿色生态建筑技术的广泛开发及应用。

关键词： 地下水源热泵   热贯通   运行优化   节能  

摘要： 地下水源热泵系统利用地下恒温含水层作为取放热载体，通过消耗少量的电能，给建筑制冷和供热，同时还可供应生活用水，是一种有效的利用能源方式。但在地下水源热泵的实际运行中，由于缺乏科学有效的运行控制策略，使得系统的能效比处于较低的水平，节能效果得不到有效的体现。导致地下水源热泵系统能效较低的原因，一是含水层在抽灌水井影响下发生的热贯通现象，使得地下水温降低，影响了机组的制热性能；二是忽略了地下水源热泵系统的整体性，使得在追求单一设备最高能效的同时，损失了整个系统的效益。 为对地下水源热泵在供热期间提供科学的运行指导，本文对地下水源热泵的运行策略进入了深入研究。首先，建立了含水层水热运移的耦合计算模型，并在此基础上，运用地下水水热迁移数值模拟软件FlowHeat进行了数值模拟计算，对模拟得到的井水温度进行拟合，得出了在缓变热贯通的影响下地下水温的计算模型。在此基础上将瞬变热贯通的影响拟合为修正系数，最终建立了取热负荷变工况时地下水温的计算模型。 其次，以建筑热负荷和末端设备特性方程为依据，分析了不同室外温度下供热参数的计算方法。然后分别建立了热泵机组和变频水泵的能耗计算模型。最后，根据上述地下水温计算模型、供热参数计算模型和各设备能耗计算模型，确定了优化目标为系统总能耗最小的的地下水源热泵系统运行参数优化方法。 最后，对北京市某地下水源热泵项目进行了实地测试分析。根据其含水层岩性参数和井群布置方式，以井温实测数据，得到其地下水温的计算模型。在实测数据的基础上，对其室外温度下的供热参数进行了修正。结合运行参数和设备样本，建立了热泵主机和水泵的能耗计算模型。在此基础上，确立了系统的运行优化控制方程，最后基于此控制方程，得到了该系统在不同的室外温度下最优的运行策略。 本文提出的将地下水源热泵系统各组成部分综合考虑的新优化思路，对于地下水源热泵系统的实际运行具有重要的指导意义。

关键词： 地下水源热泵   水源侧故障   预测诊断   地下水渗流   人工神经网络  

摘要： 地下水源热泵技术的应用是实现科学用能、解决我国能源紧缺问题的重要举措。近些年来，地下水源热泵系统在我国建筑中的应用十分广泛，发展十分迅速，但是该技术在我国建筑领域深度推广的过程中也暴露出一些技术、设计及运行管理中的问题。建立完备的故障诊断系统是保证地下水源热泵系统高效、稳定运行的必要措施。然而由于地下水源热泵系统采用地下水作为冷热源，因此它存在着其它形式的热泵系统所不具有的水源侧故障。这使得传统的热泵故障诊断方法难以完全地应用到地下水源热泵系统中来。 为弥补地下水源热泵系统故障诊断研究中的空白，确保系统在运行期内能够持续高效的运行，本文针对地下水源热泵系统回灌井堵塞及热贯通等水源侧故障进行研究，并在以往故障诊断判别故障发生的基础上侧重故障演化规律的预测诊断。 对于回灌井堵塞问题，本文首先分析了地下水源热泵系统回灌井堵塞的类型及成因，在理论建模的基础上提出了回灌井预测诊断的一般方法，其次运用该诊断方法，通过实际测量杨凌某小区各井水位及其流量，计算该小区各回灌井的渗透系数及溢井发生所需时间，根据渗透系数减小率来判断各回灌井回灌性能恶化程度，根据溢井发生所需时间判断各回灌井在运行期间溢井的可能性。最后给出了回灌井堵塞的防治措施。 对于热贯通问题，本文首先阐述了地下水在含水层运动过程中的传热机理，并运用数值模拟的方法分析了热贯通的影响因素。其次建立了能够实现热贯通预测诊断的人工神经网络以及能够衡量热贯通对机组能效影响大小的评价指标。根据温度升幅判断热贯通是否发生，根据评价指标判断该运行期内机组能效的弱化程度。最后以杨凌某小区4年夏季运行的历史数据为依据验证了该诊断方法的可行性并给出了热贯通问题的防治措施。为管理人员运行策略的制定提供了参考。

关键词： 地下水源热泵   协同优化   输配系统   在室率   运行能耗   Matlab软件  

摘要： 随着我国经济持续快速地发展，能源供需矛盾日益尖锐。在建筑能耗居高不下的大背景下，地下水源热泵系统因其具有较高的性能系数和可利用容易再生低品位能源的节能优势而得到了广泛地应用。伴随着水源热泵系统应用数量的增多，很多问题也暴露出来，其中最为突出的问题就是系统运行管理不当，未能使系统处于最优的工作状态，进而造成能源的浪费。 地下水源热泵系统是按照建筑物最大负荷进行设计的，而系统实际运行过程中，大多数时间均处于部分负荷状态下运行。所以在不同部分负荷率需求情况下，如何高效、合理地协同各用能设备的运行状态，进而确定系统运行的最佳工作点，对节约能源、提高能源综合利用率起到了至关重要的作用。 本课题以样本数据与现场实测数据为基础，采用参数辨识的方法对地下水源热泵系统的各主要组成设备进行数学建模，模拟系统中各用能设备的能耗特点。并结合住户在室率统计结果，详细探讨了住户控制阀开闭分布情况对用户侧管网阻抗特性的影响。通过对用能设备的分析，寻找各子系统间的协同关系，建立系统协同优化的数学描述。最后采用最优化求解算法求解系统协同优化问题，得到地下水源热泵中央空调系统协同优化结果及实际控制策略。通过与其他运行策略相比较，说明协同优化控制策略有着较大的节能空间。

关键词： 地下水源热泵   TOUGH2   热运移   数值模拟  

摘要： 与地埋管热泵系统相比,水源热泵系统具有换热强度高、占地面积小、建设运行费用低等优势;与地表水相比,地下水温度受季节变化影响小,相对比较稳定,使得热泵机组运行效率更高,更加稳定可靠,所以地下水源热泵系统得到了大力的推广和应用。虽然地下水源热泵系统具有运行稳定可靠、节能环保等多方面优点,但是地下水源热泵在实际应用中仍面临着一些地下工程问题,缺乏系统的地下水环境影响评价。因此,研究地下水源热泵系统运行过程中对地下水环境产生的影响及其演化规律,对于热泵系统的优化设计以及环境效益、经济效益的提高具有指导意义。本文以安阳市某地下水源热泵系统为研究对象,利用水热运移软件TOUGH2建立地下水-热耦合数值模型,对其运行过程中地下水动力场和温度场的演化规律进行模拟预测,并对比分析了不同布井方案下抽灌井间热贯通的差异性和影响程度,得出以下结论:1、该地下水源热泵系统抽灌行为对地下水环境影响较小,地下水动力场影响半径小于100m,温度场影响半径为45m左右;在多.年运行条件下,对地下水动力场和温度场的影响范围比较稳定,没有进一步扩大的趋势。该地下水源热泵的运行不会对邻近同类型的热泵系统产生干扰。2、不同岩性地层对回灌水温度变化的响应不同。粘土层的温度变幅远小于含水层,砂质含水层的温度变幅小于砂砾含水层。地下水的渗流速度越大,对流传热越显著,使得地层中的温度变幅越大。3、通过不同布井方案下热运移对比分析得出,当抽水井位于回水井的上游且平行于地下水流向时,回灌行为对抽水井温度的影响相对较小,热泵系统采能效率更高更可靠,更有利于节约系统运行经济成本。并以此为依据布设抽水井,模拟不同井间距对抽水井的影响,确定出合理井间距为50m。合理井间距的确定对于实例工程的科学管理具有指导意义,同时对其他具有类似水文地质条件、相同抽灌模式的拟建工程的优化设计也具有一定的参考价值。

关键词： 地下水源热泵   环境问题   对策  

摘要： 地源热泵被认为是一种高效、环保、有利于可持续发展的技术，它被认为是21世纪最有效的空调技术。然而地源热泵的大量使用也带来了一系列的环境问题。本文介绍了地下水源热泵对环境的影响问题，并提出了改进意见。

关键词： 青藏高原   地下水源热泵   适宜性   评价体系   归一化  

摘要： 鉴于当今的能源形势,我国政府大力提倡推广应用可再生能源,尤其是太阳能和浅层地热能。地源热泵系统具有优越的节能环保特性,近年来得到了快速发展。青藏高原地区生态平衡脆弱、一次能源匮乏,而河谷地区却拥有丰富的地下水资源,因此无论从节能性、生态性还是经济性考虑,对青藏高原地区进行地下水源热泵系统的应用进行适宜性分析研究都有重要积极意义。 本文首先分析了地源热泵在国内外的发展与研究现状,尤其是地下水源热泵在中国各地的适宜性评价研究现状。在对比分析了全国各地适宜性评价体系,并充分考虑到青藏高原地区水文地质情况、气候因素、经济发展情况的基础上,运用系统工程和模糊理论的基本原理分析了影响地下水源热泵应用的因素,对评价指标进行了筛选,然后建立了多因素、多指标的青藏高原地下水源热泵适宜性综合评价体系。其次运用层次分析法和非结构模糊赋权法两种方法分别确定了评价体系中各要素指标的权重,进行比对分析、互相验证之后,用乘法合成归一化法得到了两种权重的组合权重。最后应用该评价体系和各要素指标的组合权重,运用综合指数法和灰色综合评价法对研究区域内各县域资源适宜性进行综合评价,把适宜程度分为适宜、较适宜、较不适宜、不适宜,对比分析之后得到了青藏高原地区地下水源热泵资源适宜性的分区结果,并进行区域规划。 青藏高原地下水源热泵资源适宜性的研究结果表明：西藏自治区“一江两河”流域人口密集、经济发达地区,青海省西宁市区、大通、格尔木市区、德令哈市区,青藏高原边缘的汶川、理县、九寨沟、察隅、德钦、香格里拉等属于适宜区,推荐应用。西藏一江两流域其它富水性较好的地区及墨脱、左贡,青海黄河——湟水——大通河流域地区及肃北,四川北纬30度以南各县及茂县等属于较适宜区,可以应用。长年冻土区及其临近区域中人口稀疏、经济欠发达的地区属于不适宜区,应禁止应用。青藏高原的其它区域则属于地下水源热泵应用的较不适宜区,限制应用。针对适宜区或较适宜区具体的项目工程,介绍了系统合理性的评价方法,并举例说明。 本次的适宜性研究是在青藏高原这种高海拔、高辐射、常年冻土、极低气温、极长供暖期这类极端气候地区首次展开,是针对青藏高原的水文地质、气候特点以及有限的数据参数情况下的适宜性分区,对地下水源热泵系统在青藏高原地区的合理利用具有重要的参考价值。

关键词： 水源热泵   运行   模式  

摘要： 地下水源热泵技术是一种地热能可持续开发利用方式,目前国内许多城市也已广泛应用。不同日运行模式对水源热泵抽水温度影响不尽相同,本文从每日运行的不同间隔时间对水源热泵的运行模式进行了模拟研究,结果表明,运停时间间隔对抽水温度影响显著,时间间隔越短,对保证系统长期运行越有利。

关键词： 苏州城区   浅层地温能   地下水源热泵   适宜性分区   层次分析法  

摘要： 以苏州城区为研究背景,阐述了浅层地温能资源赋存的水文地质条件,分析了地下水源热泵系统应用可能对地下水环境产生的影响,研究得出第Ⅱ承压含水层是该地区地下水源热泵开发利用的理想含水层。在此基础上,采用层次分析法和综合指数法建立适宜性分区标准,将苏州城区地下水源热泵系统应用划分为适宜区、一般适宜区和不适宜区,并进行了分区评价。为苏州城区地下水源热泵系统的合理开发利用和制定地下水环境保护措施等提供了重要依据。

关键词： 地下水源热泵   比例法   供热潜能   节能   长春市  

摘要： 本文介绍了地下水水源热泵的工作原理,结合长春市地下水水文地质条件确定可利用地下水源热泵适宜区域。应用"比例法"对适宜地区地下水进行热储量计算,并得出长春市地下水水源热泵供暖潜力冬季可达1600万平方米。讨论目前长春市地下水水源热泵技术推广的现状,面临的问题,并提出如何推广建议。