抽灌同井运行特性实验研究—以上海地区为例

针对抽灌同井运行特性的研究不足,利用单井循环地下换热系统砂箱实验台,以上海地区的采暖期和空调期的时间尺度为依据,开展了抽灌同井夏冬、冬夏两种运行模式下运行特性的实验研究。结果表明,该砂箱实验台中的含水层热量流失较快,放热工况下热源井排放热量较容易,取热工况下热源井提取热量较困难。抽灌同井在冷负荷占优的地区运行时,需要采用辅助技术手段,分担地下含水层承担的供冷负荷,保证系统长期可靠运行。建议系统先进行冬季取热工况的运行,提取含水层储热量;继而进行夏季排热工况,保持热源井较低的抽水温度,提高热泵机组效率。     

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计，含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力，显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说，渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层，更应该关注抽水和回灌不能时含水层渗透系数产生影响。     

抽灌井群浅层地热能长期利用运行模式模拟

研究长期运行的地下水源热泵系统地下温度场的变化规律,保持抽水井水温的恒定是保证地下水源热泵系统稳定运行的关键因素.鉴此,本文采用流体力学常用的模拟软件fluent建立地下水流与温度场的耦合模型,对比工程中常用的单供暖模式、固定井冷热联供模式、倒井冷热联供模式、固定井冷热联供加蓄热模式和倒井冷热联供加蓄热模式长期运行后地下温度场热交互程度及抽水温度的变化趋势,分析总结出更具长期稳定运行优势的运行模式,对解决实际工程问题具有指导意义.     

基于Fluent/Simulink地下含水层流态对地下水源热泵性能的影响

为了更准确地模拟地下水源热泵运行周期内各性能参数的变化,结合Fluent与Simulink软件的各自功能,建立了基于Fluent/Simulink的热泵系统协同仿真平台,把因室外温度变化引起的房间负荷的影响动态地叠加到地下管群上,地下含水层温度场的变化耦合至地上热泵系统中,动态地分析不同流态的地下水源热泵系统地下温度场的变化、热贯通程度及热泵机组性能系数COP等特性参数变化.研究表明:低流速态,逆流利于抑制热交互,热泵机组的COP值较高;顺流促进热交互,机组COP值最低;垂直交叉流居于两者之间.高流速态,地下水横流起主导地位,地下水横流对于削弱热泵热交互、提高机组的COP值起到积极作用.实际工程中应根据地理条件对热泵进行优化设计.     

河北水勘院正定基地地下水源热泵系统热平衡问题分析及对策

为了准确模拟预测河北水勘院正定基地地下水源热泵系统运行期间的地下水渗流场与温度场的变化规律,避免未来地下水源热泵系统运行期间出现的冷热贯通现象与冷热堆积问题,通过总结分析地下水源热泵的应用与模拟研究现状,针对浅层地温能开发与地下水环境模拟中存在的问题,建立了相应的地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,并结合未来地下水源热泵系统的运行工况,预测分析了不同条件下未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势.结果表明:该示范工程按设计方案运行,抽、灌井之间存在热贯通现象及冷堆积问题;提出了当浅层地温能开发存在冷堆积时,在不改变冷热负荷和抽灌井间距时,可采用运行一周期后互换抽水井与回灌井的方案,以有效缓解地下水源热泵工程热贯通现象与冷堆积问题.     

地源热泵系统可持续运行地下水热量运移模拟

以成都平原某地下水源热泵系统工程为例,模拟该系统夏季运行期间特定水流和热源条件下地下水流-热量耦合运移过程,分析随各因素变化的地下水热量运移过程对热泵系统可持续运行的影响。基于描述地下水热量运移的对流-弥散数值模型,将热泵系统复杂的井群布设及运行方案简化为对井抽-灌的理想运行模式,选取夏季运行结束时回灌井地下水热量影响范围及抽水井出水温的变幅作为评价依据,定量评价冷负荷设计、抽-灌水井布设方案及系统工作运行模式等因素变化对地下水热量运移过程的影响,为其可持续运行提供理论参考。模拟结果表明,该地下水源热泵系统在夏季运行时抽-灌水井间将发生热贯通现象,其程度强弱受抽-灌循环水量变化的影响相对明显,宜采取大温差、小流量的运行模式.     

循环单井的传热特性

依据能量守恒建立了循环单井井管-井孔-含水层耦合传热模型，并通过现场试验的数值模拟验证了该模型的正确性．针对典型循环单井的传热特性进行了研究．结果表明，采暖季期间，循环单井抽水温度变化剧烈，变化量达7℃，这降低了系统应对突发负荷的能力，增加了热泵机组的耗功．井孔与含水层之间的原水交换承担了近23．4％的负荷，且基本不随时间变化．循环单井对含水层的热影响范围不大（14m），因此，多口循环单井的井间距可以较小（如15m）．     

地下水源热泵采能的水-热耦合数值模拟

应用数值模拟方法对北京某地下水源热泵采能条件下地温场的演化进行了研究，并应用校正后的模型对未来5年的温度场演化进行了预测．模拟和预测结果表明：含水层中温度变化较为显著，含水层渗透性越好，温度锋面的运移速度越快，温度影响半径越大；相对而言，黏土层中温度变幅较小，温度变化存在明显的滞后现象；抽水井距离回灌井（群）越近，温度变化越灵敏，变幅越大；按现状强度进行地下含水层采能，抽水井温度在未来5年略呈上升趋势，总上升幅度约0．3～0．7℃．     

回灌溶液盐度变化对浅层储能咸水介质热量运移特性影响

根据地下储能咸水层水文地质特性,以多孔介质传热、传质理论为基础,建立咸水层多场耦合储能模型.以天津市某咸水储能系统为研究对象,探索采用不同盐度溶液回灌模式下含水层热量运移特性及温度场变化规律.经模拟计算得到,采用1∶1混合溶液与去离子水回灌时,粗粉砂层在夏季储热期与次年春季间歇期的热作用半径变化率分别为0.313、-0.016,0.348、-0.04m/d.研究表明,在储能阶段,伴随回灌溶液盐度降低,地下水渗流速度上升,导致对流换热与热弥散效应增强,回灌溶液温度场影响范围、幅度增加;间歇阶段,则由于地下咸水与回灌溶液间盐度梯度变大,在分子扩散作用下含水层渗流溶液热作用半径收缩.     

河流对含水层地温场的影响分析

文章依托某地下水源热泵系统工程,建立区域地下水热耦合数学模型,研究分析典型枯水年内河水位对浅薄含水层地温场的影响。结果表明:典型枯水年河水位变化会导致浅薄含水层冬季抽水井中心降深最大影响范围达到8.1km2,夏季达到7.6km2,最大降深值随河水位抬高将逐渐减小;浅薄含水层地温能开发利用之后,温度场也会发生相应变化,与天然状态相比,冬季降,夏季升;浅薄含水层所提供的地温能受冬、夏河水位的影响,与实际所需负荷产生矛盾,需要采取合理可行的工程措施,满足对冷、热负荷的需求。     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

发展城市地源和废热热泵的探讨

热泵是一种使热量从低温介质流向高温介质，以对建筑物进行供暖和供冷的装置。被公认是一种高效、节能、环保技术，近年来得到迅猛发展，以往的热泵多以地表水作为低温介质，近来开发的以土壤层和地下水为低温介质的地源热泵和以循环冷却水、废热等为介质的废热热泵更具有广阔的发展前景，我国有十分丰富的低温热源，工矿企业有大量的废热，在城市开发利用地源热泵和废热热泵，对于改善城市环境、节药能源具有重要意义。     

蓄能型蛇形管太阳能?——空气源复合热泵系统实验研究

蛇形管蓄能型太阳能——空气源复合热泵系统结合了空气源热泵技术、太阳能利用技术和蓄能技术三者的优点,是一种高效新型的热泵系统。在搭建好实验台后,通过实验分析了该系统在常规空气源热泵供热模式、蓄冷模式、取冷模式、蓄能热泵供热模式、边蓄热边供热模式下的性能特性。实验结果证明蓄能型蛇形管太阳能——空气源复合热泵系统运行高效、安全、稳定可靠。     

深井灌用过程中水温及蓄热量计算

深井冬灌夏用,利用地下含水砂层进行蓄热虽已有多年历史,但对其蓄热效率及灌回水温度的理论计算方法尚感不足。本文提出一个较为简化的计算模型,在不考虑地下水流失条件下求解蓄热效率和灌用水温度之间的关系。文中导出冬季灌水过程中地下含水砂层的温度场和夏季抽用水温度变量的基本方程。在此基础上又进一步提出实用计算方法来求解连续三年在冬灌结束、夏用开始时和冬灌开始时地下砂层的温度分布,以及夏用时的抽用水温度。并引倒说明此方法的计算结果基本符合实际运行中测得的数据。     

基于岩土失调温度限值的土壤源热泵系统土壤蓄能状态评价

基于岩土失调温度限值、建筑负荷特征、传热机理等多参数耦合的分析方法,提出了系统节能率、系统总运行费用现值和系统失效指标等评价指标,并建立了土壤蓄能状态评价体系.以评价体系为基础,通过CFD软件建立三维地下埋管管群数值计算模型,构建了评价全寿命周期内的土壤源热泵系统土壤蓄能状态的计算方法.计算和分析结果表明,评价体系和计算方法不仅可以较客观地反映土壤的蓄能状态,同时能够预测基于实际工程运行特性下的岩土失调温度限值范围和全寿命周期内节能性和经济性的失效时间点.     

Intelligent Scheduling for High Bulilding Multi-type Cooling System

In modern giant buildings,in order to improve energy utilization efficiency, cooling systems have developed from conventional chillers alone to smart energy net which includes chillers,ice storage,ground-source heat pump,combined cooling heating and power( CCHP) and so on. The reasonable distribution of load is the key to guarantee such system in economical operation.Based on typical multi-type cooling system,economic models of different devices are presented and real-time intelligent economic scheduling with the approach of mixed integer programming is carried out. This algorithm has been applied in a certain building of Shanghai and results of simulation show that it is able to provide guidance on intelligent economic scheduling for multi-type cooling system.     

太阳能季节性蓄热系统的应用研究

针对严寒地区农户、别墅独栋建筑,探索太阳能跨季节储热技术,在冬季供暖中的应用。设计方案从太阳能的年辐射量入手,分析了太阳能夏季可以提供的热量、以及建筑物冬季消耗的热量。提出太阳能存储、直接内供暖的方案,考虑到节省初投资的因素,为了减少造价,提出了太阳能结合水源热泵系统的供暖方案,以及太阳能结合空气能热泵的供暖方案。考虑了节能效率与运行费用的影响因素,该研究对采用太阳能复合热泵采暖具有一定的指导意义。     

地源热泵在育种/育苗温室中的应用实验研究

介绍了利用地源热泵技术为育种／育苗温室供暖,对温室进行温度调节.采用地源热泵技术利用浅层地能作为温室采暖热源.利用地源热泵技术,充分发挥浅层地能的效能,从地下土壤中获取能量作为温室采暖系统的基本负荷,满足温室加温时的供热需求,热泵机组采用中温热泵,末端采用地下盘管供热或风机盘管供暖风,可以快捷、方便的调节育种/育苗温室内的温度、湿度.取消原来的燃煤锅炉,降低燃煤能耗、较少污染物的排放.