关键词： 地下水源热泵   性能分析   系统模拟  

摘要： 能源供应的日趋紧张与节能环保观念的日益增强，使得人们越来越重视对新能源及可再生能源的开发与利用。能源结构的变化促进了人们积极探索节能、环保的新技术、新产品。地下水源热泵系统是利用储藏在地下水体中的太阳能作为冷热源，利用热泵技术实现热量由低位能向高位能的转移，向建筑物供热或供冷的系统，是清洁的可再生能源利用技术。其推广应用对促进能源结构调整、缓解能源危机具有一定的促进作用。水源热泵的发展受到地下水源、水文地质条件的制约。随着水源热泵的推广应用，由于其系统设计不合理对地下水造成的破坏等弊端逐渐显现。深入的理论分析和先进的技术支持是发挥水源热泵系统节能性的前提和保证,也是本课题研究的意义所在。 本文首先介绍水源热泵的特点、工作原理，并对水源热泵的优缺点及适用场合做出了评价。其次分别分析了水质、水量及水温等水文地质条件对水源热泵机组性能的影响，给出了地下水源热泵系统对地下水源的要求。然后介绍了地下水源热泵系统性能仿真模拟的方法，建立了水源热泵系统优化的目标函数和评价指标，并给出了约束条件。最后以实际工程为例，在TRNSYS中建立其系统模型，给出基准控制策略，在此基础上模拟地下水水温、水量对系统性能的影响；根据分析结果建立优化运行控制策略模型，进行全年运行能耗的对比分析。通过本文的研究得出结论：地下水的水质、水温、水量同时影响着地下水源热泵的运行；地下水的水质主要影响水源热泵的安全性；地下水的水温和水量对地下水源热泵的影响是双方面的；地下水的水温对系统COP和EER是相反的，最适宜的地下水温度为15～18℃；地下水的水量同时影响机组性能和系统总运行能耗，适当加大供回水温差、减小地下水流量利于系统节能；采用机组出水温度控制和水泵变频控制能够优化系统运行性能，节约系统能耗。

关键词： 地下水源热泵   含水层   井间距   数值模拟  

摘要： 地下水源热泵技术因其可持续开发利用地热能,并且具有运行效率高、环境效益显著等特点,因而得到了越来越广泛的应用。维持地下水源热泵高效节能特点的关键因素就是保证抽水井温度的稳定。由于回灌水温度与地下含水层初始温度存在一定的差异,必然导致回灌井周围温度的变化,这种变化能否影响到抽水井水温以及对抽水井水温的影响程度主要取决于抽灌井之间的距离。 研究抽灌行为导致的地下含水层温度场变化是确定合适的抽灌井间距的基础。本文正是基于地下水渗流-传热理论,建立三维数值模型,运用有限差分软件FlowHeat1.0进行模拟计算,分析粗砂含水层和砾石含水层内含水层厚度、抽水量、地下水天然水力坡度以及回灌井之间的距离对地下温度场的影响,进而得出其对抽灌井设计间距的影响,为确定合适的抽灌井间距提供依据。 本文首先在不考虑地下水天然水力坡度的情况下,研究了含水层厚度对抽灌井设计间距的影响。结果表明：其它条件相同时,含水层厚度越厚,抽水井温度变化幅度越小,其抽灌井设计间距可以越小,但随着含水层厚度的增加,减小程度逐渐不明显;同等抽灌条件下,砾石含水层内的抽灌井设计间距应该比粗砂含水层内的设计间距大。 其次,分析了抽水量对抽灌井设计间距的影响。结果表明：相同条件下,抽灌量越大,回灌水的水头影响区域及温度影响区域越大；抽回水温差一致时,无论是粗砂含水层还是砾石含水层,抽水量越大,对应的抽灌井设计间距也应该越大;当从地下水提取相同热量时,“大流量小温差”工况应适当比“小流量大温差”工况的抽灌井设计间距大一些。 之后,通过对天然水力坡度的研究发现：地下含水层天然水力坡度不可忽略时,抽水井位于水平径流上游,回灌井位于水平径流下游的布井方案最有利于减轻热贯通的影响：采用此种布井方案时,含水层内天然水力坡度越大,抽灌井设计间距可以越小;同样抽灌条件下,砾石含水层内抽灌井设计间距可以比粗砂含水层抽灌井设计间距小,并且天然水力坡度对砾石含水层内地下水源热泵抽灌井设计间距的影响作用更显著。 最后,分析了回灌井之间距离的设置对抽灌井设计间距可能存在的影响。结果表明：回灌井间距的变化对抽灌井设计间距的确定影响作用不大。

关键词： 阳谷县   地下水源热泵   问题   建议  

摘要： 本文分析阳谷县地下水源热泵存在的问题,提出了相应的对策及建议。

关键词： 地下水源热泵   异井回灌   井群   热贯通   热交互  

摘要： 地下水源热泵是地源热泵的一个分支，是一种新兴的、可持续的浅层地温能开发利用方式。它以地下水作为热源，水的比热较大，传热性能较好，且水温不受四季温度的影响，同时该系统运行稳定，节能环保效果明显。因此，地下水源热泵系统近些年在我国得到了十分迅猛的发展，其应用范围越来越广泛。 含水层温度场变化是决定地下水源热泵空调机组运行功效的主要因素，复杂抽灌运行条件下，含水层热量运移规律研究是其工程论证及可持续良好运行的前提保障。目前，国内外已开始逐步关注此方面的研究，特别是数值计算研究发展较快。然而这些模拟研究大都集中在同井及对井抽灌系统，涉及到井群抽灌的研究较少，特别是抽灌井群的大规模应用问题相对滞后。对于井群抽灌系统，井群附近的热量运移和水动力循环更加活跃，含水层热流变也更加复杂，因此需要开展更加深入的研究工作。此外，受限于地下过程实验的困难程度和可视化问题，国内外关于抽灌井群系统含水层热量运移的现场及室内模型实验并不多见，缺乏实验测试数据。因此，相关的实验研究工作也亟待开展，解决数值模拟计算的过多盲目性和缺少更广阔的验证性。 本研究结合国家自然科学基金项目，以异井回灌地下水源热泵抽灌井群地下水运移能量传输及其传热为研究重点，通过实验研究与模拟计算分析相结合的方法，研究各种影响因素对抽灌井群区域含水层温度场的影响，同时对水位场和速度场进行对比分析，揭示地下水源热泵系统长期运行过程中含水层热流场的发展，演变和作用机理，拓展和完善抽灌井群地下水运移能量传输和传热控制理论，为进一步拓展应用提供理论指导依据。 研究工作主要包括： 利用相似理论，建立了静态含水层（无含水层自然横流流动）抽灌井群砂槽渗流模拟实验系统，再现井群抽灌含水层渗流动态和过程。实验分别从抽灌总量变化、抽灌量分配变动性和含水层构造形式三个影响因素入手，对不同影响因素与井群区域含水层温度场之间的演化关系进行研究，同时对水力坡度分布和渗流速度变化进行了对比分析，并依此探求井群抽灌过程含水层热流场的主动控制机制和模式，实现可控地下传热过程，最大限度的避免和减轻热贯通现象及热交互影响。 自然横流流动是产生含水层热量运移特征差异的主要原因，亦是热贯通发生的关键。本文建立了可模拟含水层自然横流的抽灌井群砂槽渗流模拟实验系统，研究不同含水层自然横流条件下，抽灌井群区域含水层热流场方向变动和能量传输特性，并着重分析了不同流向和流速对抽水井出水温度、含水层温度场、水位场以及热贯通和热交互特性的影响，从而为地下水源热泵抽灌井群系统的设计提供依据。 地下水源热泵地上热泵空调系统与地下含水层间存在水流和热量两部分循环过程，构成了反映渗流场和热能势场的两场相互耦合问题。本文通过对抽灌井群含水层热量运移及其主要传热过程进行分析，建立了基于Fluent的含水层热流动模型，同时对算例几何模型、边界条件、网格划分以及基本参数设置做了详细介绍。此外，按照井群抽灌系统含水层热流变实验的条件对模型进行了验证，包括抽水井出水温度的验证和井场区域含水层温度场的验证两部分，综合分析表明：该模型可以用于分析和预测实际井群抽灌系统中含水层温度的变化，能够提供较为准确的数值模拟数据。 在静态含水层抽灌井群热量运移模型的基础上，对实际应用构造尺度下的地下水源热泵抽灌井群系统进行多周期、长时间的运行模拟计算研究，以突破实验室条件的限制。文中分别从系统运行模式、置井方式和抽灌温差影响三个主要因素出发，研究不同影响因素对抽灌井群含水层温度场的影响，并根据相应的抽水井出水温度、热交互和热贯通影响特性来评价热泵系统的工作效果，同时提出合理的井群布置方案和系统运行模式，为完善和建立地下采能热传输主动控制机制提供理论指导。 在自然横流含水层抽灌井群热量运移模型的基础上，开展了抽、灌渗流与含水层自然横流的叠加动力场的热量传输规律研究，对实际应用构造尺度下的地下水源热泵系统进行多周期、长时间的运行模拟计算分析，研究自然横流不同流向和流速条件下含水层温度场热扩散促进、抑制和偏移特性，揭示地下水源热泵系统长期运行过程中含水层热流场的发展，演变和作用机理，为相关的实际工程应用提供理论参考依据。

关键词： 水热耦合数学模型   地下水源热泵   模拟   抽灌井间距  

摘要： 为合理安排地下水源热泵系统的抽灌井布局,利用地下水数值模拟方法,通过Visual MODFLOW软件中的SEAWATV4热运移模块,概化地下水温度场运移过程,建立了符合研究区域水文地质特征的水热耦合数值模型,采用不同的变量对合理井距离进行模拟研究,模拟得出在水温变幅不超过2℃的前提下,抽灌量300、800、1 500、2 500m3/d的合理井距分别为26.5、53.0、80.0、106.0m,可知温度场的变化范围受井距和抽灌量影响明显并呈一定规律性,应根据水源热泵系统不同的抽灌量要求确定合理的抽灌井距离。

关键词： 临界渗透速度   地下水源热泵   变流量  

摘要： 基于临界渗透速度分布特性,对比分析研究地下水源热泵采用定流量和变流量运行方式对含水层参数变化特性的影响。通过案例研究分析空调负荷特性与临界渗透速度分布特性对地下水源热泵不同运行方式的影响。研究结果表明:与地下水源热泵采用定流量运行方式相比,采用变流量运行方式对含水层参数的影响较小,是一种可靠性较高的运行方式。如果考虑临界渗透速度分布特性的影响,采用变流量运行方式可靠性优势更为显著。

关键词： 地下水源热泵   推广应用   环境问题   对策探讨   贵阳市  

摘要： 介绍了贵阳市供暖空调系统选用的冷热源种类,对地下水源热泵的优点、现存问题进行了探讨,提出提高成井质量、单井抽水、多井回灌、密封回灌井、合理确定取水层位等意见和建议,并对贵阳市地下水源热泵的发展前景进行了展望。

关键词： 热泵   用能设备   水源侧   能效   节能  

摘要： 以杨凌某小区地下水源热泵系统为对象,于2010年2月及8月份对系统的各用能设备进行实地监测。结合现行能效标准,提出了水源侧输配系统、用户侧输配系统、热泵主机及热泵系统的能效指标。经测试,水源侧、用户侧输配系统及热泵系统均处于非节能状态,热泵主机处于节能状态。该测试结果对于分析各用能设备能耗、发掘系统节能潜力、提高地下水源热泵系统能效具有指导意义。

关键词： 解决方案   环保节能   建筑   地下水源热泵   电动车   照明系统   自然通风   能源系统   耗能   白金  

摘要： 2012年9月7日,Delta Products Corporation(以下简称DPC)在加州总部举行了新大楼动工典礼,新大楼将全面导入台达环保节能解决方案,包括再生能源系统、LED照明系统、电动车充电站、视讯设备及智能绿建筑解决方案,预计不仅取得"LEED白金级"认证,更将成为加州Fremont地区第一座"净零耗能(Net-Zero)"绿建筑。这幢绿建筑善用地下水源热泵及自然通风,几乎一年四季都不需要开空调。以天井引进自然光,户外有生态池调节建筑周边微气候,并顺应当地少雨的气候条件,种植大量原生耐旱植物。

关键词： 地下水源热泵   能耗模拟   逐时负荷  

摘要： 地下水源热泵是解决空调高能耗的有效方法之一,但有些地下水源热泵工程并不像预期的节能,所以一套地下水源热泵能耗模拟的方法对于地下水源热泵的发展来说是至关重要的。本文以石河子市一地下水源热泵系统工程为例,用DEST-c软件模拟得到该建筑物的全年逐时冷热负荷;同时以压缩机部分的性能系数随部分负荷率变化曲线为依据,用Visual Basic编制出了地下水源热泵系统的能耗计算程序;结合模拟得到的逐时冷热负荷,用程序计算出最终的制热、制冷能耗;最后将计算结果和系统实际能耗比较,偏差在2%以内,从而证实该能耗模拟方法的可行性。