关键词： 地下水   地源热泵   合理取水量   水位影响   乌鲁木齐  

摘要： 文章根据乌鲁木齐市某地源热泵工程项目情况,结合建设场地水文地质条件,分析了为保证供暖(制冷)所需地下水的合理取水量,并对地源热泵工程运行后对地下水水位的影响进行了分析预测,结合对地温场的分析计算成果,认为取用的地下水量和设计利用温差是合理可行的。

关键词： 地下水源热泵   砂层物理阻塞   介质长度   沉积特性  

摘要： 介绍针对地下水源热泵系统阻塞机理研究开发的砂层阻塞模拟试验系统。通过对玻璃珠颗粒和砾石颗粒的对比性试验得出:砾石颗粒间的不均匀性为颗粒的沉积提供了"温床",孔隙孔道的不连续和不均匀性有利于悬浮颗粒的沉积,在不同长度的试验箱体中,流体速度与悬浮颗粒沉积率呈现出不同的变化关系。悬浮颗粒恢复率与流体速度以及试验箱体长度间的变化关系也呈现出增减不同的变化。

关键词： 地下水源热泵   钻井方法   水井堵塞   泵砂   井损  

摘要： 地下水源热泵系统常会出现抽水井泵砂、抽水井和回灌井堵塞等问题,影响系统的正常运行或系统效率。以湖北省荆州市某地下水源热泵工程为例,分析了江汉平原广泛分布的卵砾石夹细砂含水层中成孔方法选择、滤料及过滤管设计中存在的问题;指出了目前在过滤管外包不锈钢丝网是防止在细砂层中水井泵砂的有效手段之一,但宜与泥浆密度轻、对地层污染小的反循环成孔工艺配合使用,且仍要根据含水层的颗粒级配曲线选择滤料,发挥滤料的过滤作用,避免过滤压力转移到包网过滤管,以减少抽水井堵塞。

关键词： 地下水源热泵   空调系统   取水合理性   分析  

摘要： 镇安县医院门诊综合楼建设项目水源热泵空调用水,包括供冷、制热循环用水,取自项目场地地下水。根据项目区基本情况,对项目水源热泵空调系统取用水方案合理性进行分析。结果表明,水源热泵机组工作原理是由电能驱动压缩机,用水工艺合理;系统为循环用水,基本无水资源消耗;取水井位于项目区场地空地,水源方案合理;潜水的排泄主要以侧向径流及泉的形式排入河流,排水方式合理;区内枯水期可开采资源量可满足水源热泵用水量;项目取水只提取水中热冷能,对水环境影响甚微。可为该项目建设提供理论依据,为水源热泵空调系统的推广和应用提供借鉴。

关键词： 地下水源热泵   地温   水位   地层变形   水质  

摘要： 以上海某地下水源热泵实际工程为例,通过设置监测设施对换热区地温、水位、沉降及水质等地质环境要素进行了监测,根据地下水源热泵系统稳定运行3a的监测数据,分析评价了地质环境要素变化特征及与工程运行的关系。研究结果表明:受地下水抽/灌的影响,监测井处含水层地温随季节呈波状起伏变化,制冷季末不同深度地温均呈逐年降低趋势且含水层上部地温高于下部;监测孔中地下水位呈季节性上升下降,最大变幅约1. 1m;各分层沉降标均呈下沉趋势且不同深度的分层标变形量存在差异;含水层发生季节性的压密和回弹,上覆隔水层与含水层的变形特征相反,最大累计变形量达1. 2mm;监测期内地下水水质未产生明显变化。

关键词： 岩溶含水层   水源热泵   地下水温度   数值模拟  

摘要： 为探究岩溶含水层水源热泵运行期间地下水温度场变化规律,以武汉市某场地地下水源热泵系统为例,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,分别模拟了水源热泵空调制冷和制热期间抽水-回灌目的含水层中的渗流场和温度场,并对表征岩溶发育的重要参数储水系数和孔隙度进行敏感性分析。模拟结果表明,地下水源热泵运行仅影响回灌井附近地下水温度,不会对区域含水层温度产生影响;而表征岩溶发育的典型参数储水率和孔隙度,对模拟结果的影响不大。

关键词： 地下水源热泵   数值模拟   THM耦合   回灌量  

摘要： 为了推动绿色建筑的发展,改善现有的供热结构,科学家们提出许多可供选择的空调供热方式,如太阳能供热、燃气供热、余热供热、地源热泵供热等。其中,地源热泵技术因其节能、环保、应用效率高、占用地下空间较少等优势,获得政府的大力支持与推广,但该技术在中国发展时间较短,关于含水层中渗流场、温度场、应力场在热泵系统影响下的变化规律研究仍不足,不合理的设计所引起的环境问题也逐渐显现。论文在论述地源热泵系统国内外研究成果的基础上,详细分析了地源热泵系统影响下的地下含水层渗流场、温度场、应力场三场的耦合机理,并且建立了地下含水层热-固-流耦合数学模型,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对武汉百步亭新港苑小区的地源热泵系统建立了物理模型,模拟不同回灌量对温度场及应力场的影响,并对该小区热泵系统抽灌设计提出建议,通过对比模拟数据与现场监测数据,验证了该模型的真实性。模拟的主要结论有:1)含水层岩土体温度的变化范围受回灌水的影响随系统运行时间增长而变大。同时温度影响半径也受到地下水流运动的影响,高温区域呈以抽水井为顶点的水平放置“水滴状”,回灌量越大,热突破会越早发生;2)抽灌过程会引起含水层水压力发生重分布,抽水井周的孔隙水压力减小,回灌井周的地下水压力增大。抽灌井周的水压力值还受回灌量的影响,当抽灌量一定,随着回灌量的增加,靠近井处的水压力受到扰动比较大,远离井处的区域基本不受影响;当抽灌量相同时,抽灌井周的水压力呈“对称”分布;3)在不同回灌率作用下,同一深度抽水井侧的地层沉降要大于回灌井侧的地层变形,且在地下水渗流方向上,回灌井左侧的变形最小,抽水井右侧的变形最大;随着地层深度的增加,抽灌水引起的地层变形越来越小。回灌率越高,系统抽水对地层的影响越小。因此,建议在条件允许范围内,尽可能提高回灌率,减少地层沉降;4)对比不同工况下地温变化的模拟数据和现场监测数据后,发现两者的最大相对误差均在允许值范围内,说明所建立的物理模型与实际测量值吻合较好,可以用来指导工程实践。图:37 表:4 参:73

关键词： 连栋温室   水蓄能   地下水源热泵   热力学分析   夏季降温   CFD模拟  

摘要： 连栋温室是设施农业作为现代农业生产的主要形式之一，但普遍存在夏季降温困难，运行能耗高等问题，因此研究可再生能源节能技术在连栋温室的应用及其环境控制效果，对促进我国设施农业的发展具有重要意义。针对水蓄能型地下水源热泵的运行性能、节能降耗能力和夏季降温效果，本文结合崇明大型连栋玻璃温室工程实际，进行试验和计算分析，并利用CFD技术对夏季温室环境进行模拟，得到以下结论：　　(1)通过选取夏季高温典型日计算水蓄能型地下水源热泵系统的经济性，得到：水蓄能型地下水源供能系统与不采用蓄能装置的水蓄能型地下水源供能系统运行费用作比较，典型日当天可以节省运行费用193.33元，使用蓄能系统可节省总运行费用的16.98%;水蓄能型地下水源热泵系统相对空气源热泵和直燃式溴化锂冷热水机组这两种降温方式的一次能源的节能率分别为31.61%和79.10%，标煤替代量分别为364.02kg和2980.65kg，CO2减排量分别为953.73kg和7898.72kg;且试验系统对于可再生能源与耗电量的利用比例接近4∶1。显示水蓄能型地下水源热泵供能系统具有显著的经济效益和节能减排效益。　　(2)热泵运行时的平均COP为4.345，整个供能系统的COP为3.80，系统在供冷季节运行稳定且高效。夏季主要以冷水井直供模式为主，热泵在电价低谷时段开启为蓄冷水箱蓄积冷量，为白天供冷做补充。从能量分析法和?分析法两个角度综合分析了水蓄能型地下水源热泵式温室空调系统在夏季降温下的热力学性能。结果显示：系统热效率的平均值为72.81%，能量分析法指出热损耗率较大的是板式换热器(32.34%)、水泵(16.41%)和空气处理机组(16.11%);?效率的平均值为17.21%，?分析法指出?损耗率较大的是压缩机(37.36%)、空气处理机组(21.43%)，整个系统需要改善的组件是压缩机、空气处理机组、板式换热器和水泵。　　(3)选取典型天气研究连续极端高温情况下空气处理机组(Air treatment unit，ATU)和湿帘风机降温效果，结果显示：在强太阳辐射的9:00~17:00阶段，室外环境平均温度36.97℃的高温下，而ATU可以使温室内温度保持在32℃以下，有ATU降温的温室比无ATU降温的温室平均温度低13.88℃，降温效果明显，且ATU持续运行降温效果好。通过ATU降温和湿帘风机降温系统对比，室外环境平均温度为32.30℃情况下，相对于无ATU和湿帘风机降温的温室，湿帘风机可以降温9.31℃，ATU比湿帘风机多降2.24℃。　　(4)选取梅雨季节的阴雨天气典型日分析得到：白天9:15~17:00，仅进行机械通风的温室室内平均温度为28.10℃，最高室内温度分别为31.10℃，平均相对湿度为81.61%，得到典型日在不开启ATU制冷只进行机械通风，能够满足栽培作物的适宜温湿度需求。调整系统运行模式，典型日当天可节约运行成本337.34元，当年梅雨季可节约4048.08元。在夜间0:00~6:40和20:40~24:00，自然通风可降低温室内的相对湿度，夜间应加强自然通风。　　(5)利用CFD模拟得到，使用ATU连接布袋式风管的降温方式，温室内部温度分布均匀，在外界环境温度34℃条件下，在同一水平面上温度，除去没有布袋式风管的区域(Y=33m~35m)，距离温室外壁面越远温度越低，最大温差为4℃。垂直方向上，随着高度的增加温度不断升高，0.5m至6m处温差约为6℃，作物区的温度在21℃~27℃。对于温室内部速度场，整体上分布均匀，除去没有布袋式风管的区域(Y=33m~35m)，距离温室外壁面越远气流速度越低，在作物区气流速度均在0.2m/s~0.8m/s之间，变化平缓速度分布合理。ATU能够为作物创造良好的生长环境。

关键词： 地下水源热泵   室内试验   微生物堵塞   堵塞治理  

摘要： 水源热泵空调系统近年来得到越来越广泛的应用,因其系统不仅减小了对环境的影响,而且属可再生能源利用技术,在节约自然能源、减少环境污染等方面也做出了突出贡献。但由于技术的不足,回灌堵塞制约了地下水源热泵的推广和使用,因此需要根据堵塞机理寻找解决办法。本文以沈阳理工大学的地下水源热泵工程为研究对象,通过水文地质条件分析,室外监测试验,以及室内模拟回灌实验和堵塞防治的室内试验,掌握了沈阳理工大学水源热泵回灌中堵塞的微生物学机理,并提出了解决沈阳理工大学水源热泵回灌堵塞的措施。本研究课题得出如下结论:(1)研究区的地下水一年四季稳定在9～11℃,并且埋藏于地下8.0～12.0m,研究区水源热泵系统回灌井中的抽水井布置在Q3apl含水层,回水井布置在Q1pal-fgl含水层,温度和布设位置均可满足水源热泵供回水的需求。并根据研究区的水质报告显示,研究区的Fe离子含量超出《采暖通风与空气调节设计规范》,属于高铁地区。(2)通过在冬季和夏季两个季节分别进行室内模拟回灌堵塞实验,并在同一时间测得出水口的水通量、并计算其渗透系数、相对渗透系数。并总结出:距离进水口越近的位置渗透系数变化幅度大于距离进水n越远的位置渗透系数变化幅度;冬季出水口的相对渗透系数随时间变化幅度大于夏季出水口的相对渗透系数随时间的变化幅度;冬季底端的孔隙率随时间变化幅度大于夏季底端的孔隙率随时间的变化幅度。说明研究区越靠沂回灌迸水口的位置,堵塞发生的时间越早,越远离进水口的位置,堵塞发生的时间越晚。且在冬季时沈阳理工大学的水源热泵在回灌过程中容易发生堵塞。(3)文献表述铁细菌可在不同条件的环境中参与到Fe2+和Fe3+之间的相互转换,因为研究区中Fc离子浓度超标,而且实验中的回灌水是根据研究区离子浓度所配置的,故而在室内模拟实验后期的回灌水中鉴定出了引起堵塞的铁细菌。(4)通过设置两组有无铁细菌的对比实验,得出了铁细菌的存在对研究区的堵塞产生积极的影响。并总结出:回灌过程中介质的渗透性能降低首先是由菌体本身引起的,在细菌处十衰亡期时则主要由胞外聚合物含量增加造成,渗流中后期则主要由细菌与EPS的共同作用,并且介质渗透性降低也与研究区中的铁离子被FB氧化生成Fe3O4沉淀有关。(5)为解决研究区微生物堵塞的问题,选取了五种溶脱剂,并在室内设置五种装置,第一组加入盐酸,第二组加入氢氧化钠,第三组加入表面活性剂烷基苯磺酸钠,第四组加入次氯酸钠,第五组加入自来水,得出结论:五种溶脱剂的加入均对渗透系数的恢复产生积极的影响,但尤以次氯酸钠的影响效果最积极,并大幅度降低了微生物的数量。(6)将NaOH、HCl、NaClO三种溶脱剂按先后不同的顺序加入到发生堵塞的柱内,发现顺序为HCl、NaClO、NaOH这一组实验的渗透系数恢复的比较明显,此方法可为研究区堵塞的治理提供积极的指导意义。本课题名称为水源热泵回灌中堵塞的微生物学机理及防治措施研究,并结合沈阳理工大学水源热泵实际运行情况,以及在实验室内进行模拟回灌实验,初步取得了一些堵塞机理以及防治措施的实验成果,为解决研究区系统实际运行中的问题提供了理论依据。