关键词： 地热能   水文地质参数   地下水源热泵   阳离子温度计   FEFLOW  

摘要： 随着京津冀地区经济社会的迅速发展,能源问题日益突出,地热资源作为可再生能源之一,受到广泛关注。目前面临的主要问题为地下水水位不断下降,从而引起地下换热器换热效率低、泵耗大、热贯通等问题;以及在实际应用中判断热贯通主要采用实践经验的方法,缺乏先进的理论指导。并且,实现地热资源的可持续和高效利用涉及到岩层的沉积环境、岩层热物性、水文地质参数、地球化学、地热能等多个学科领域。本文结合《京津冀协同发展黄骅、海兴地区1:50000环境地质调查》对黄骅地区第Ⅳ含水组地下水系统进行了野外抽水试验、水样分析和数值模拟分析,得到研究区域地下水流场、地下水温度场、地球化学特性。并探讨地下水源热泵机组冷流体回灌对水文地质的影响,初步划分地下水源热泵系统适宜区域,为相关理论研究和实践应用提供参考。本文研究结果如下:(1)首先对研究区域地下水的第Ⅳ含水组进行水文地质调查。通过钻孔取芯和野外抽水试验,得到重点区域岩层分布特性和水文地质参数。HHSW04-01钻孔含水层厚度和平均渗透系数分别为:57.6m、39.6m、80.1m、37.5m和2.2m/d、2.7m/d、3.3m/d、2.0m/d。随着降深的增加,影响半径逐渐增大,单位涌水量逐渐减小。单位涌水量在1.6-3.9L/(s·m)之间,属于强富水性。地下水p H值为7.9-8.3,水化学类型以Cl-Na为主,其次是HCO-Na和SO-Na型水。(2)采用阳离子温度计对水源热泵系统应用靶区的储层温度进行预测。结果表明:研究区域地温梯度为2.9-4.3℃/100m;热储层能达到的温度或地热水曾经达到的温度为51-60℃,地热流体循环深度约为1105-1315m,属于低温地热资源中的温热水。(3)基于有限元模拟软件FEFLOW,建立了研究区域第Ⅳ含水组地下水的三维数值模型,采用2010年06月至2010年12月期间的地下水变化趋势对模型进行验证。采用2017年12月为现状的地下水开采量分析对研究区域地下水位的影响,并预测未来5年地下水水流场概况,为水源热泵系统适宜区域划分提供参考。结果表明:单井开采流量越小,降深越小,易趋于稳定。在相同抽水流量下,小流量、小降深间断性抽取,对含水层水位影响较小;研究区域地下水补给主要来自西北部和南部地区;西南地区受沧州市东部工业区地下水开采的影响,地下水水位补给困难;西北部地区引用黄河水,停止对地下水的开采,地下水位恢复比较明显;东部地下水开采较少,地下水位变化较小,海平面以下地下水基本呈滞留状态;地下水水位下降主要集中在市区周边和工业区附近,降深将在5-10m,属于开采疏干型。(4)通过分析重点区域热贯通过程中对含水层温度场的影响,并结合地下水流场、温度场变化、化学场、以及未来五年地下水位变化趋势,初步划分水源热泵系统的适宜区域。结果表明:研究区钻孔HHSW01所在的南部沿海地区地下水温度相对较高、水位埋深较浅、渗透系数大、富水性、出水温度相对较高、回灌对温度场影响范围相对较小、属于研究区上游区域,是实现水源热泵机组经济、高效、稳定运行的适宜区域。

关键词： 辽宁大厦   地铁工程   地下水源热泵   地下水位   地下水温   优化调控  

摘要： 沈阳市是国内地下水源热泵推广应用比较好的城市,但由于地下水源热泵工程抽水、回灌效率等方面常受到水文地质条件影响,使其在推广应用方面受到了一定限制。近几年,随着城市建设和地下空间开发利用,尤其是地铁工程改变了原有的地下水环境,从而导致其附近地下水源热泵工程的运行能效也将受到不同程度的影响。因此探究地铁工程对含水层渗流和导热的影响以及地铁工程对附近水源热泵工程影响十分必要。本次以地铁Ⅱ号线附近辽宁大厦拟建地下水源热泵工程为例,通过开展地铁工程对地下水源热泵工程影响分析,评价辽宁大厦地下水源热泵工程可靠性,提出了水源热泵工程优化调控方案,为辽宁大厦地下水源热泵工程规划、设计提供技术依据。具体研究内容如下:(1)研究区水文地质条件分析。通过水文地质条件研究,分析了研究区含水层与回灌层特征、地下水埋深以及地下水质及水温等分布特征。了解到研究区全新统冲洪积砂砾石层和上更新统冲洪积砂砾石含少量粘土为主要取水层和回灌层,地下水位埋深11.0～12.0m,地下水温11.0～12.0℃,表明研究区处于地下水源热泵较适宜区。(2)地铁工程对含水层渗流和导热性能影响的室内模拟试验。通过在辽宁大厦现场抽水试验和回灌试验计算抽水渗透系数为45.95m/d,影响半径为122.13m;回灌渗透系数为4.99m/d,影响半径为283.53m。通过室内砂箱模拟了地铁工程对地下水温的影响试验、地铁工程对不同位置回灌井水位影响试验,根据试验结果运用传热学圆筒壁导热公式得出水源热泵抽水井布设应距离地铁120m之外、运用达西定律得出距离地铁72m之外做为回灌井布设的可行性范围,从而确定了地铁工程对水源热泵影响的布井范围。(3)辽宁大厦水源热泵工程的可靠性分析。根据辽宁大厦水源热泵工程需要的冷热负荷分别计算出制冷期和采暖期的需水量。通过现场测定的水文地质参数计算单井抽水量和回灌量确定该水源热泵工程的抽水井和回灌井数量。构建了以水文地质、供能质量、环境特征等布井场地可靠性评价指标体系,利用动态权重函数方法进行评价,评价结果表明在场区井间距等设计条件制约下,不能满足15眼回灌井的布设要求,辽宁大厦规划范围布井空间存在不可靠性。因此需要提出水源热泵调控方案来保证用户的需水量。(4)辽宁大厦水源热泵布井方案的地下水位与水温数值模拟。考虑多种能源形式辅助供能,提出两种水源热泵布井方案的系统结构及运行模式。通过建立地下水流和水温耦合的数值模拟模型,模拟预测不同方案场区地下水位和水温的变化趋势。结果表明,模拟期间内两种布井方案中最高水位为的34.9m,没有超出地面高程。抽水井周边温度均在9.5～11.9℃,能够达到冬季换热5K、夏季换热7K的要求。回灌井最低温度为5.8℃,最高温度为16.7℃,均大于5℃且小于19℃。因此,两种方案从技术角度均符合设计要求。(5)辽宁大厦水源热泵布井方案的优化调控。通过建立投资成本和安全指标等作为调控方案的评价指标,利用信息熵方法求得每种方案信息熵权值的评价值矩阵进行辽宁大厦水源热泵工程调控方案的优化选择,最终选取多能源辅助水源热泵联合系统为辽宁大厦水源热泵工程项目最优设计方案。综上所述,本文研究了辽宁大厦地下水源热泵最优运行模式,为避免地铁工程对地下水源热泵取回水的影响,提出两种水源热泵调控方案并择优选取。在解决实际工程问题的基础上,为地铁工程影响下水源热泵的应用和设计提供了科学依据。

关键词： 地下水源热泵   节约能源   变频控制  

摘要： 本篇文章主要是从湖南某宾馆所用到的地下水源热泵中央空调系统的运用情况,然后结合它的自身特点提出系统空调水泵从而进行变频控制节能改造的方法的方法和建议,而且可以用当量峰值小时数法从静态回收期和节能型俩个方面可以认证这个方法的可行性.

关键词： 地下水源热泵   新风预热器   地下水温度   再生能源   热力学过程   数值模拟   能耗  

摘要： 传统地下水源热泵是直接利用地下水加热蒸发器,没有有效利用地下水低品位热能。为此,提出一种利用地下水预热新风的地源热泵空调系统,实现地下水低品位热能的梯级利用,即先利用地下水预热新风,再进入地下水源热泵机组二次利用,提高了地下水热能的利用率并显著节省机组能耗。分析新系统工作原理及供热空气处理方法,运用De ST软件对夏热冬冷和寒冷地区4个典型城市(武汉、常德、北京、郑州)的某学术交流中心在整个供暖季(120 d)的逐时热负荷进行模拟,并与传统地下水源热泵空调系统的供热特性及能耗进行比较。新系统能耗远远低于传统地下水源热泵空调系统并且适用于我国夏热冬冷地区和寒冷地区,节能率均超过50%,且夏热冬冷地区节能效果更好。

关键词： 地下水温场   地下水源热泵   基岩裂隙水   红层地区  

摘要： 地下水源热泵是地源热泵中造价最低、发展较快的一种开发利用浅层地热能资源的热泵系统。此前的研究主要是以第四系松散层内孔隙水作为热源对象,而对红层地区地下水的研究尚为空白。选取重庆红层基岩裂隙水为热源研究对象,采用对井系统带制冷(热)荷载进行试验,同时布置观测孔和温度、水位、流量等测量装置,获得试验过程中各孔内不同深度水温和水位、流量等观测数据,分析得到地下水温度场初始温度分布特点、试验过程中各孔不同深度的温度变化特点、地下水温度场在空间上随时间的变化特点等。分析结果表明:场地内地下水温场的变化主要受天然地温场及初始温度、注水井位置、注水口深度与注水温度等因素的影响。推测注水导致的温度影响范围的边界为:平面上以注水点为圆心,呈不对称近椭圆状;空间上,则以注水点为球心,呈不对称近橄榄球状。研究成果可为红层地区地下水源热泵的进一步开发利用研究提供参考。

关键词： 地下水源热泵   应用   发展前景  

摘要： 本文介绍了地源热泵的工作原理,结合上海的地质、气候、经济等特征,从地质条件、节能环保、技术经济等方面分析了地下水源热泵在上海的应用前景。并以某示范基地为例对地下水系统进行水力和热力模拟,结果表明地下水源热泵对周边水体造成的热影响是局部的。综合证明了地下水源热泵是一种长寿命、低耗能、经济化的温控技术,在上海具有广阔的应用前景。最后从地下环境以及地层稳定性角度,对上海地下水源热泵的利用和发展规划提出了具体建议。

关键词： 地下水源热泵   中间换热器   能效分析   经济性分析  

摘要： 在解决地下水中杂物所引起的水源热泵机组换热器堵塞等问题上,实际工程普遍采用在水源与机组换热器之间加装中间换热器的方法。以南昌某别墅家用小型地下水源热泵系统加装中间换热器为例,以空气源热泵系统与地埋管地源热泵系统为比较对象,对比分析冷热源方案的能效比和经济性,结果表明,地下水源热泵系统在加装中间换热器后,会造成地下水的水温优势无法得到充分利用、能效与经济性均低于空气源热泵系统以及系统控制复杂等一系列问题。

关键词： 热能   泵   节能   自然光植物工厂   地下水源热泵   水蓄能   供热系统  

摘要： 植物工厂供热系统中,采用传统能源存在一次能源利用率低且污染严重的问题。地下水源热泵节能环保,如果结合蓄能技术可进一步降低运行能耗。该文以上海崇明自然光植物工厂为例,对水蓄能型地下水源热泵供能系统进行节能运行特性研究。结果表明:水蓄能型地下水源热泵供能系统在冬季运行时,采用基于分时电价政策的间歇运行模式,即在电价低谷时,热泵机组边供热边蓄热;在电价高峰期,充分利用蓄热水箱供热。典型周内供能系统按照间歇模式运行可以维持室内温度17~26℃之间,系统稳定运行时,热泵机组制热功率与耗电功率的比值(coefficient of performance,COP)稳定在4.2左右。其中计算典型日水蓄能型地下水源热泵系统比不蓄能系统节省30.34%的费用,供能系统COP为3.17,进一步说明系统较为高效平稳。系统冬季运行一次能源利用系数0.99,相对于冷水机组与燃煤锅炉配套系统,节能率达到81.05%。计算不同能源冬季加热成本,燃煤、燃气和燃油方式分别是该系统运行成本的1.25、2.93和5.08倍。实践表明,水蓄能型地下水源热泵式供热系统不仅能够移峰填谷,降低运行费用,而且充分合理地利用地热能,节能减排,具有良好的经济和环保效益。

关键词： Matlab   地下水源热泵   热源井参数   抽水温度  

摘要： 文章利用Matlab软件来模拟地下水源热泵系统中,不同热源井参数对抽水温度的影响情况,其中含水层水平渗透系数的绝对值不会影响其抽水温度,而渗透系数比由1增大到10时,抽水温度下降1.1℃;含水层的容积比热容对热源井的取热潜力影响较大,当比热容由2000kJ/m3·℃增大到3000kJ/m3·℃时,抽水温度下降0.8℃;地下水的热弥散度增大能增强含水层的有效导热能力,当热弥散度由1m增大到3m时,抽水温度下降0.4℃。

关键词： 地下水源   热泵系统   水资源研究  

摘要： 地下水水源热泵空调系统是以地下水作为热泵空调的热源,具有中央空调合理利用能源、运行成本低和安全、环保、节能、灵活等优点。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源论证为例,通过对区域取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了分析,提出切合实际的结论和建议,为水行政主管部门审批取水许可提供技术支撑。