关键词： 地下水源热泵   含水层储能   强迫对流   流贯通   热贯通  

摘要： 地下水源热泵(GSHP)采能技术是一种新兴的地热能可持续开发的利用方式,20世纪70年代在欧美等国家兴起,90年代在欧美等国家得到广泛应用。水源热泵作为一种热泵系统,其以地下水作为热源和热汇,含水层储能作为一种储能方法,它利用地下岩层的孔隙、裂隙和溶洞等储水构造以及地下水在含水层中的流速慢和水温变化小的特点,采用管井回灌的方法将冷水或热水灌入含水层,灌入冷水或热水因自身具有的压力(水头差),从而储存在井周围含水层里。 地下含水层作为储能层已经成为一项新的和热泵技术发展紧密联系的技术,准确预测储能井周围含水层中的流场分布及温度场变化对储能井能量的有效利用意义重大,而储能井周围含水层状态受地下水的流场和温度场两种物理场作用,是以地下水为介质的流速与传热的耦合结果。因此必须对地下水的水力学性质及温度场变化规律加以研究,进而为实际工程设计及应用提供可靠依据。 论文结合国家科学自然基金“新型地能转换桩-土水系统的THM耦合效应机理研究(40472134)”,利用MODFLOW地下水流数值模拟软件及COMSOLMultiphysics大型有限元软件,对水源热泵地下储能层的水力学机理及水-热耦合效应进行模拟研究。文章通过分析含水层储能的一般特点,提出水源热泵储能层的水力学机理及其运行过程中地下含水层流场的一般性质,提出流贯通概念;分析流贯通和热贯通的相互作用,相互影响,及对工程实际的意义,并基于地下水水-热运移的基本原理,建立地下水流动和热量输运的耦合数值模型,利用沈阳某场地地下水源热泵工程的野外试验对该模型进行模拟验证,在此基础上对地下水源热泵的地下渗流场及温度场进行模拟预测分析,进而给出产生流贯通的依据,并研究流贯通对热贯通的影响,为该地区的地下含水层储能工程设计提供可靠依据。

关键词： 地下水源热泵系统   负荷特性   性能分析   经济性评价  

摘要： 地下水源热泵系统,是一种环保和节能的技术,有利于国家改善能源结构,符合可持续发展战略的要求。近年来地下水源热泵系统在中国得到十分广泛的应用。然而,它在实际工程应用中存在一些问题,例如部分工程对所使用地区的水文地质条件欠考虑,没有做准确的经济性评价等,存在一定的盲目现象。为此,本文针对西安地区地下水源热泵系统的典型工程案例,将理论分析与实际应用相结合,从地下水源热泵系统的可应用条件、空调负荷特性及其经济性评价等几个方面来进行分析研究,以便于更好地指导地下水源热泵系统的推广应用。 本文首先从地下水源热泵系统的概念和构成出发,对其特点与工作原理进行系统阐述,并分析了典型工程的水文地质条件;其次,以西安地区商用建筑和民用住宅的典型工程为例,利用DEST软件分别对这两类建筑的空调冷热负荷进行模拟分析,并且将模拟结果与实测推算值进行比较,以验证其模拟计算结果的可靠性;最后,在模拟分析结果的基础上,针对典型工程案例,对比计算地下水源热泵系统与传统区域供暖和冷冻机制冷的工程造价、年运行费用和年维护费用,以热泵系统的费用年值为经济性分析的目标,并计算热泵系统的追加投资回收期。 本文所得结论与方法对地下水源热泵系统的设计、性能分析和经济性评价具有参考价值,也为地下水源热泵系统的推广应用提供了借鉴意义。

关键词： 地下水源热泵   火用分析   热经济学分析   工程应用  

摘要： 近年来，能源和环保问题越来越成为人们所关注的焦点，加上可持续发展论的提出，地下水源热泵空调系统成为空漏领域的研究热点之一。它以高效节能、环境污染小，运行稳定可靠等优点为节能和环保提出了一个新的发展方向。本文针对新犁地下水源热泵系统的形式特点做了分析，新型地下水源热泵系统是对传统地下水源热泵系统的优化，其系统更其节能优势，并保持了地下能源的可持续使崩。但足，我国对新型地下水源热泵系统的研究，仍然处于起步阶段，尚无成熟的设计规范与运行经验总结。相对于空气源水冷热泵机组而言，地下水源热泵系统的初投资一般较高，若系统设计不合理或匹配不当，会导致较高的运行费用，从而影响其节能的效果和使用的经济性。因此，结合热力性能研究地下水源热泵系统的经济性具有十分重要的意义。为了进一步捧广新型地下水源热泵系统，本文利用热经济学分析方法对地下水源热泵空调系统进行技术经济评价，并与风冷热泵空调系统进行分析比较。\n 本文结合热力学、传热学特性，在能量分析的基础上对系统进行火用分析，同时针对新型地下水源热泵系统与传统水源热泵系统，从能量系统的技术角度进行对比分析，得出何种方案更有节能优势，为系统的热经济学分析打下基础。\n 本文在介绍了热经济学分析法的两大基本理论基础-热力学基础和经济学基础后，提出了热经济学分析法足解决节能和经济问题的较好途径，根据灰盒子原理和系统火用流组成，建立地下水源热泵系统在不同工况下的热经济学模型。按火用平衡和热经济学平衡代数模式对地下水源热泵进行火用效率、单位冷(热)火用成本、单位冷(热)量成本分析和全寿命周期成本分析，揭示了地下水源热泵系统热力性能与经济性的内在联系。\n 以无锡某“零能耗”实际项目为背景，选用新型地下水源热泵系统和风冷热泵系统两种方案，结合实际工程数据具体计算出二者的单位冷(热)火用成本、单位冷(热)量成本、全寿命周期成本和追加投资回收期，并以此作为评价指标，经热经济学分析比较，得出地下水源热泵系统方案要优于风冷热泵系统方案。以火用为基础的热经济学分析法要比以能为基础的分析法更全面准确。\n 本文的热经济学研究结论对实际工程中新型地下水源热泵系统的合理设计以及经济性能的分析具有一定的参考价值，让投资者对新型地下水源热泵系统的设计与经济性有更进一步地了解，使新型地下水源热泵这一有生命力的新技术能尽快地在我国得到应用和推广。

关键词： 地下水源热泵   抽水回灌试验   技术可行性   经济可行性  

摘要： 本文针对呼和浩特市某节能住宅建筑所在地区的地下水资源状况,介绍了抽水回灌试验,分析了选用地下水源热泵系统的技术可行性。而后将地下水源热泵与常规系统相比,进行了经济性分析。结果表明,该建筑采用地下水源热泵系统在技术和经济上都是可行的。

关键词： 地下水源热泵   含水层储能   强迫对流   流贯通   热贯通  

摘要： 利用含水层储能的一般特点,提出流贯通;分析流贯通和热贯通的相互作用、相互影响及对工程实际的意义;并基于地下水水热运移的基本原理,建立地下水流动和热量输运的耦合数值模型。在此基础上对沈阳某场地水源热泵工程的运行进行流场及温度场的数值模拟分析,给出产生流贯通的依据,即利用水力坡度定量的判断流贯通发生与否;当水力坡度变化非常小、可忽略不计时,认为含水层出现流贯通;进而研究抽、灌量对流贯通的影响,发现抽、灌量越大,则出现流贯通时间越短;而大量的抽、灌量更容易发生流贯通,进而会引起热贯通的发生。在实际工程中可降低抽、灌水量,在条件许可的情况下可提高抽、灌井的间距,并可在抽、灌井运行一个周期后调整抽灌井位置,以减少热贯通的发生。

关键词： 地下水源热泵   洗浴中心   控制策略   节能  

摘要： 以某洗浴中心使用地下水源热泵机组的工程为实例,介绍了该工程中空调系统的设计特点及其冷热源?水源水系统,提出了机组在不同运行工况下的控制策略,并分析了空调系统实际运行中的经济性,分析结果表明整个系统具有显著的节能效果.

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

摘要： 介绍了沈阳市地下水源热泵技术推广的背景及应用现状,对全市地下水源热泵项目的监测现状及存在问题进行了探讨,指出沈阳市地下水源热泵推广应用中存在的一些问题,并提出了编制应急预案、制定技术政策、确定水质监测项目以及加强监督管理工作等意见和建议,对沈阳市地下水源热泵的发展前景进行了展望。

关键词： 地下水源热泵   地温场   热传递   数值模型   热突破  

摘要： 以北京某地下水源热泵空调系统为例,利用地下水、热耦合数值模型技术,对冷、热负荷严重不平衡条件下地下水抽灌场地温度场的年内和年际变化进行了定量模拟预测研究,并对系统长期运行的可行性进行了论证。研究结果表明:抽水井和回灌井之间的距离相对较大,抽灌井之间的"热突破"程度较低;由于空调系统的供暖负荷显著大于制冷负荷,抽灌区温度场将呈逐年下降趋势;抽灌场地是一个开放的系统,不断与外界发生能量交换。随着热泵空调系统的长期运行,抽灌区的温度下降速率越来越小,地温场渐趋稳定;由于热泵系统的年内冷、热负荷存在严重失衡,进而对热泵系统的运行效率将产生一定影响。

关键词： 热泵空调系统   回灌技术   电蓄能  

摘要： 阐述了地下水源热泵空调系统的工作原理和特点,对典型地下水源热泵空调系统工程进行了实测分析,指出了地下水源热泵技术应用中存在的地下水回灌、水循环系统设计不合理等问题,并提出建立完善的标准体系、建立回灌井信息监测网络等促进其应用发展的建议。

关键词： 地下水源热泵   含水层储能   强迫对流   流贯通   热贯通  

摘要： 地下含水层能量利用已经成为一项新的和热泵技术发展紧密联系的技术,准确预测水源热泵工程周围含水层中的流场分布对能量的有效利用意义重大。通过分析含水层储能的一般特点,提出流贯通,分析流贯通和热贯通的相互作用、相互影响及对工程实际的意义,并基于地下水水热运移的基本原理,建立地下水流动数值模型,在此基础上对沈阳某场地水源热泵工程的运行进行流场及温度场的数值模拟分析,给出产生流贯通的依据,进而研究流贯通对热贯通的影响,并为该地区的地下水源热泵工程设计提供一定的参考。