关键词： 地下水源热泵   模糊层次分析法   GIS   适宜性分区   石家庄  

摘要： 为探明石家庄城区地下水源热泵适宜区分布情况,基于石家庄市的地质、水文地质和环境地质条件构建了地下水源热泵适宜性评价指标体系,包括水文地质条件、水动力条件、水化学条件、环境地质条件和先决条件;利用模糊层次分析法确定了评价指标综合权重,并结合GIS空间分析功能划分了石家庄城区地下水源热泵适宜性分区。结果表明:研究区地下水水源热泵开发利用适宜区分布在靠近滹沱河地区,面积约为19.74 km^(2),占全区面积的5.85%;较适宜区分布于研究区大部分,面积约为251.22 km^(2),占全区面积的74.40%;不适宜区主要分布在研究区西北部及东部地下水超采漏斗区,面积约为66.71 km^(2),占全区面积的19.75%。石家庄市除地下水降落漏斗区及水文地质条件较差地区不适宜作为地下水源热泵开发的地区外,大部分地区较适合利用地下水源热泵技术。

关键词： 多孔介质   地下水源热泵   采能区   热贯通   温度场   热影响半径   井距   运行模式  

摘要： 为研究不同多孔介质对地下水源热泵采能区温度场的影响,建立了地下含水层水-热耦合模型,对地下水源热泵在5种多孔介质条件下运行时地下温度场的变化进行了模拟分析,根据发生热贯通的时间及回灌水的温度扩散程度提出了合理井距和优化运行模式。结果表明:在地下水自然横流自抽水井一侧流向回灌井的条件下,细砂最易发生热贯通,其次为中砂、中粗砂,粗砂和砂砾最不易发生热贯通;回灌水热影响半径随着渗透系数增大而减小的明显程度由大到小为粗砂、中粗砂、砂砾、中砂、细砂,但砂砾热影响半径明显小于其他多孔介质;由拟合曲线可得出不同多孔介质在不同渗透系数下的合理井距;以大温差小流量模式运行有助于缓解或避免热贯通,多孔介质为细砂时优化效果更为明显。

关键词： 地下水源热泵   CO_(2)跨临界   喷射器   空调   COP  

摘要： 提出了一种能够驱动一次回风空气处理机组的带喷射器的跨临界CO_(2)地下水源热泵空调机组。基于热力学原理和喷射器一维等压混合模型,建立了系统夏季稳态性能分析数值模型,利用MATLAB软件进行了计算。结果表明:在地下水温和新风相对湿度较低,且新风比和新风温度较高的条件下,系统性能系数(COP)较大;地下水温较高时,系统存在最优排气压力,且地下水温越高,最优排气压力越大。喷射器有利于提高系统性能,扩展系统适用范围。地下水温和压缩机排气压力是影响喷射器效率和系统性能提升的主要因素。在地下水温和压缩机排气压力较高时,喷射器对系统性能提升百分比影响较大。

关键词： 地下水源热泵   回灌堵塞   生物堵塞   pH值  

摘要： 目的研究不同pH值对地下水源热泵回灌造成的生物堵塞影响,探究地下水源热泵回灌生物堵塞的发展规律。方法以滑翔医院地下水源热泵工程为研究对象,通过室内渗流砂箱模拟实际回灌井回灌,分析水通量、孔隙率、微生物生长数量的变化。结果pH为6.5时水通量、孔隙率变化较大,微生物数量较多,发生生物堵塞最严重;在不同深度时,pH分别为6、6.5、7、7.5、8时距离渗流砂箱出水口9 cm处微生物生长情况较好。结论在地下水源热泵工程中,适当提高回灌水的pH值,可以有效防止地下水回灌过程中出现的生物堵塞。

关键词： 地下含水层   地下水源热泵   储能   冷热平衡   回灌   地质环境  

摘要： 对比分析了含水层储能与地下水源热泵技术。含水层储能技术不但解决了地下水源热泵技术存在的地下水回灌难问题,而且具有显著的节能效果。研究表明,只要采用合适的成井工艺,在同层含水层地下水全面回灌的条件下,全密封的地下水能源系统对地质环境的影响轻微,风险可控。

关键词： 水源热泵系统   猪舍   温热环境   仔猪   健康  

摘要： 为研究地下水源热泵系统供暖对规模化猪场猪舍温热环境及仔猪健康的影响,选择供暖最远端的产房、保育舍各1栋为研究对象。每天测定产房、保育舍内前、中、后不同位置(测定点)的温度和相对湿度,试验期分别记录产房仔猪出生数、断奶仔猪成活数、保育舍转入仔猪数、转出仔猪数,并计算产房仔猪在哺乳期和保育期的成活率。同时,在规模化猪场的产房、保育舍养殖生产过程中采用地热井各1眼,地热井出水温度为55℃,回水温度为25℃,猪舍采用50 m地下水源热泵系统供暖。结果表明,第1周至第4周试验产房中间位置的测定点温度均显著高于前、后两端位置的测定点温度(P<0.05),第1周至第4周前、后两端位置的测定点温度差异均不显著(P>0.05);第1周至第5周保育舍中间位置测定点温度均显著高于前、后两端位置的测定点温度(P<0.05),第1周至第5周前、后两端测定点温度差异不显著(P>0.05)。试验产房、保育舍内不同测定点相对湿度及不同组别仔猪成活率差异均不显著(P>0.05)。采用地下水源热泵系统对规模化猪场猪舍进行供暖,能够基本满足猪舍温热的环境要求,保障仔猪健康生长。

关键词： 土力学   水源热泵   压力回灌   非饱和渗流   进气压力   FLAC3D  

摘要： 回灌堵塞分析基于饱和土的渗流研究较多,而本文更偏向于非饱和渗流下的堵塞分析。因此针对武汉地区水源热泵压力回灌困难的问题,运用非饱和土VG模型,结合相关抽水回灌实例,对不同压力下的土体饱和度进行验算,并分析抽回灌量的变化,得出压力回灌会加大气相因素的涉入,一定程度上可发生非饱和渗流。在气相堵塞的基础上,进一步产生"非饱和堵塞"。另外利用FLAC3D数值模拟软件进行模拟,把压力回灌的孔压场与非饱和渗流孔压场进行对比,验证非饱和堵塞形成过程中孔压场的变化,并且得出回灌井周围发生非饱和渗流的区域,提出前后期清淤的不同措施建议以及分段堵塞的研究新思路。

关键词： 地下水源热泵   换热模型   热屏障井   热贯通  

摘要： 对于场地受限的地下水源热泵项目,随着系统运行时间的增加易引发热贯通现象进而降低机组运行效率。地下水源热泵设计中,在抽灌水井连线间布设热屏障井可改变地下水流场,降低热量在抽灌井间的运移速度,有利于延长热贯通发生时间并缓解热贯通程度。通过构建地下水换热模型,模拟计算夏季制冷工况条件下36组热泵运行场景,分析了热屏障井的位置,过滤管长度及回灌量对热贯通和含水层温度场的影响规律。结果表明:热屏障井回灌量的增加有利于提升热屏障效果,但提升幅度随回灌量的增加逐渐减弱;最大水位降深值随着热屏障井回灌量的增加呈线性增长;增加热屏障井滤管长度可提升热屏障效果,提升效果随屏障井回灌量的增加逐渐增强。通过模型多周期、长时间模拟计算发现,热屏障井的运行可促使回灌的冷热量集中在回灌井一侧,对于采用冬夏季抽灌井交换运行模式的热泵系统,可充分利用含水层储能,提升机组运行效率。

关键词： 地下水源热泵   气相堵塞   砂箱实验   堵塞防治   回灌堵塞   水文地质  

摘要： 地下水源热泵是一种将低位热能转化为高位热能的能源，由于其占地面积小，运行管理简单，机组效率高，因此在沈阳及全国范围内都得到了广泛的应用，发展十分迅速。但由于地下水回灌技术目前还不够成熟，使得回灌效率大大降低，回灌堵塞问题限制了水源热泵的发展。现如今物理、生物、化学等单方面的堵塞问题都进行了较多的研究和探索，但是由于气体进入到含水层中所造成的气相堵塞却没有得到重视，缺少针对性的研究。据统计，10%的回灌井堵塞是由气相堵塞引起的，但是对于气相堵塞的研究目前鲜有涉及。本次通过研究气相堵塞机理，为未来气相堵塞防治提供新思路新方向。具体研究内容如下：　　(1)研究区自然概况分析：通过水文地质条件研究，分析了研究区包气带特征、水文和气象特征、含水层特征、地下水循环和动态特征、地下水温变化等特征。发现丰水期降水量增多，地下水位抬升，包气带变薄。枯水期降水量减少，地下水位下降，包气带变厚。三月份包气带最厚，九月份包气带最薄。地下水温随着地层深度的增加，恢复速率变快，因此地下水源热泵系统水井应布设在常温带和增温带，未避免“热贯通”现象的发生，抽水井的取水管埋深应在25米以下。　　(2)气相堵塞对水源热泵影响的室内模拟试验：通过室内回灌试验，在实验室用砂箱模拟装置研究气相堵塞的规律和机理，采用曝气装置对回灌水进行人工回灌，定时记录回灌出水流量，对渗透系数进行研究，从实验数据中发现气相堵塞的渗透系数呈一阶负指数衰减，在回灌一定时间后渗透系数逐渐平稳，实验结果说明随着回灌水中气体的增多，溶解氧含量的增加，使含水层的渗透能力减弱，造成回灌井产生气相堵塞问题。　　(3)地下水源热泵气阻分层抽灌和排气减压复合井防治技术现场试验：根据现场抽水和回灌试验，得到单井最大抽水和回灌量，计算出抽水井和回灌井的数量，进而确定合适的布井方案。根据研究区含水层和包气带特征的不同分别采用分层抽灌和排气减压复合井防治技术，最后利用FEFLOW建立数学模型，模拟不同防治技术对周围地下水的水位和水温的影响，模拟结果显示对附近的地下水影响较小，也能满足用户对采暖和制冷的需求，井群的布置很合理。　　(4)地下水源热泵气阻防控措施：根据地下水源热泵气阻分层抽灌和排气减压复合井防治技术现场试验，提出针对不同地方地下水源热泵回灌井中气相堵塞的具体防治措施，采用分层抽灌技术和排气减压复合井防治技术。　　本文通过室内砂箱模拟实验和实际项目中出现的气相堵塞问题进行防治技术的现场试验，发现气体的存在和数量的增加会造成回灌井堵塞，针对具体情况提出了气相堵塞防治技术及措施，为推动地下水源热泵的发展做出贡献。

关键词： 地下水源热泵管网   退役铸铁管道   铁细菌   生长特性   腐蚀规律  

摘要： 地源热泵是一种将浅层地能作为冷热源，实现能源转换的可再生能源利用技术，因其经济、高效、环保的优点而得到广泛的使用。地下水源热泵作为该技术的重要分支之一，被用于地下水充足的地区，起到夏季制冷冬季供热的作用。但在实际应用中，其管道因腐蚀而影响回灌效率，甚至破裂，造成不必要的经济损失和资源浪费，而微生物腐蚀在腐蚀中占了较大的比重。故通过对铁细菌腐蚀的研究，探究了铁细菌的生长特性和腐蚀规律，从而为后续对微生物腐蚀的研究提供理论支持。　　本研究从沈阳市盛京医院滑翔院区地下水源热泵管网退役铸铁管道的腐蚀垢层中分离纯化出铁细菌作为后续腐蚀实验的微生物材料，通过铸铁试片的静态腐蚀实验探究不同温度和不同pH条件下铁细菌的生长特性和腐蚀规律，通过自制实验装置模拟铸铁试片的动态腐蚀实验探究不同铁、锰离子浓度下铁细菌的生长特性和腐蚀规律。主要研究成果如下：　　（1）通过对腐蚀垢层的电子扫描电镜分析，发现腐蚀垢层内有团聚现象，且聚集紧密，该结构有利于铁细菌在管道内的生存，且从腐蚀垢层中分离出了铁细菌。通过Winogradsky培养基分离纯化铁细菌，获得的铁细菌为革兰氏阴性菌，其在固体培养基上的菌落为直径1 mm左右的平滑圆形，表面棕褐色且有金属光泽，菌落中间较厚隆起，有轻微的酸臭味。　　（2）设置不同温度和不同pH的铸铁试片静态腐蚀实验，利用平板计数法测量悬浮铁细菌和附着铁细菌的总量，利用失重法测算腐蚀速率来表征腐蚀情况，分析温度和pH对铁细菌生长总量和腐蚀规律的影响。根据静态实验结果可知，铁细菌会促进铸铁腐蚀，其中，温度对铁锰离子浓度影响较小，在无菌情况下，温度升高会促进铸铁的腐蚀，在接种铁细菌的情况下，温度升高铁细菌更容易生长繁殖，使铸铁腐蚀更快;在酸性条件下，铁锰离子更难产生沉淀，铸铁更容易被腐蚀，铁细菌在酸性情况下也更容易生长繁殖，促进铸铁的腐蚀。　　（3）设置不同Fe2+和Mn2+的浓度，使用自制模拟装置，利用平板计数法测量附着铁细菌的总量，利用失重法测算腐蚀速率以及电子扫描电镜分析腐蚀情况，分析Fe2+和Mn2+对铁细菌生长总量和腐蚀规律的影响。根据动态实验结果可知，Fe2+含量越多，铁细菌更容易生长繁殖，Mn2+也能促进铁细菌生长繁殖，但影响不大。无菌情况下，铁锰离子对腐蚀影响不大，铸铁的腐蚀是局部腐蚀，但在接种了铁细菌的情况下，铁锰离子的含量越多，铁细菌越容易生长繁殖，并通过点蚀加快了铸铁的腐蚀速率。