关键词： 地下水源热泵   颗粒运移   热失衡   多物理场耦合   回灌堵塞  

摘要： 浅层地热是很重要的可再生能源,近年来受到越来越多重视。利用地下水源热泵开采浅层地热,因其能量密度较高、传导速度更快等优点,已成为我国浅层地热应用的最主要方式。然而,地下水源热泵受地层性质、构造、水文复杂性等以及渗流过程的影响,致使地热系统的稳定运行存在热失衡、回灌堵塞和抽水坍塌等工程难题。这些难题的解决在于分析以水-热相互作用为核心的多物理场耦合作用机制。因此,考虑多场耦合演化及颗粒运移影响建立渗流数值模拟模型,有助于进一步揭示地下水在循环过程中的运移机理,为水源热泵地热工程提供有价值的借鉴和参考。本文针对含水层热堆积、回灌堵塞及抽采亏空问题,运用理论分析和数值建模等方法,深入研究了孔隙率演化对热运移的作用机理以及出砂含水层中颗粒运移机制,获得以下主要成果:(1)推导了一个新的孔隙率演化模型,考虑不同运行期的多场耦合作用。综合考虑压力、温度、变形等对孔隙率演化的影响,推导了一个新的孔隙率演化方程,建立了热-流-固耦合分析模型,并数值模拟实际工程数据,验证了模型的可靠性。结果发现,制冷季的孔隙率演化影响可以忽略不计,而供暖季的孔隙率演化对系统效率有显著影响,将回灌井群布置于天然流场下游能提高系统的供暖及制冷能力。为确保系统不出现热失衡问题,应尽可能减少回灌井间的相互热影响,特别是天然流场方向的热影响。(2)进一步考虑颗粒沉积和侵蚀等多重运移作用,建立一个孔隙率演化水热耦合模型。综合考虑颗粒沉积、运移和侵蚀对含水层的修正作用,引入浓度场描述颗粒运移过程,构建了新的颗粒运移模型,并与文献中实验结果对比,检验模型的准确性。研究发现,回灌井中的悬浮颗粒来自于抽水过程中的含水层颗粒脱落;沉积作用会随着浓度以及渗流速度的下降而减弱。同时,沉积引起的孔隙率下降会削弱沉积作用。含水层的初始孔隙率及颗粒密度对延缓回灌堵塞的影响有限,但回灌颗粒浓度及流量则有着至关重要的影响。(3)回灌井形成的人工流场可能改变颗粒运移,导致不对称沉降。在抽水井侵蚀发生区外,只有沉积作用,并且由于渗流速度较低,沉积强度较弱,并不会在抽水井外围形成堵塞区。抽水流量对侵蚀发生区尺寸起主导作用,修正抽水井附近的孔隙率分布。受侵蚀影响,最大孔隙率并不一定出现在井壁处。当悬浮颗粒浓度达到4kg/m时,侵蚀和沉积作用几乎保持一致,孔隙率演化达成动态稳定。

关键词： 水源热泵   节能减排   可再生能源   测试  

摘要： 本文为了评估水源热泵系统的运行效果,对湖南地区某医院地下水源热泵系统进行了典型夏季运行工况整体性能测试,得出水源热泵机组制冷性能系数cop、水源热泵系统制冷性能系数EER和水源热泵系统电耗比等关键数据。结合项目检验过程中发现的一些技术问题,总结了可再生能源之水源热泵系统的检测要求和注意事项,为相关技术人员提供一些借鉴和技术交流。同时为水源热泵系统运行的一线工作人员和管理人员提出一些节能建议。

关键词： 地源热泵系统   地下水源热泵系统   节能性   环境效益   经济性  

摘要： 地源热泵系统是通过输入少量的电能(高位能源)作为驱动,实现了将浅层地热能资源(低位热能)提升到能够满足建筑供热与空调需要的水平,减少了传统化石燃料的消耗,具有良好的节能性、环境效益和经济效益,近年来在国内得到了日益广泛的应用和发展。本文通过对地源热泵的原理介绍和实际工程中空调冷热源方案经济性对比分析,就地下水源热泵系统技术应用展开相应的探讨。

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

摘要： 提出了一种新型CO_(2)喷射器水源热泵系统,其可以驱动夏季一次回风再热和冬季新风预热一次回风空气处理机组。该系统通过喷射器降低系统的节流损失、充分利用地下水源稳定的低位能,达到提高系统性能、节能环保的目的。介绍了系统在冬季的运行原理以及冬夏季运行的差异。通过MATLAB对系统冬季性能分析发现新风比的增大、新风温度的降低、新风预热、较高的地下水温有利于提高COP。一定工况下存在最优排气压力,新风预热会使最优排气压力稍有降低。

关键词： 地下水源热泵   中央空调   供暖   制冷  

摘要： 本文将对地下水源热泵系统的运行原理和组成结构进行介绍,将该类型热泵与中央空调协作时需注意的重点难点进行拆解分析,希望能够帮助到读者在日后的工作过程中可以更好地处理此类问题。同时对该类设备在控温过程中的节能降耗特点进行分析。

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   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。