管廊工程对周围水源热泵回灌影响效应分析与应用

目的探索管廊工程对地下水流场及附近地下水源热泵回灌效率的影响.方法通过室内试验模拟管廊工程对不同回灌水温条件下不同距离时回灌水位的变化,并绘制出水位变化图.应用等效渗透系数对中国医科大学附属盛京医院水源热泵工程回水井影响进行分析和计算.结果管廊工程的存在相当于改变了其所在段的含水层渗透系数,通过计算得到属盛京医院管廊工程的等效渗透系数K_(5,6)=0.227K_1,并利用等效渗透系数计算回灌量,提供合理的布井空间.结论管廊工程对地下水渗流场会产生阻挡效果,造成构筑物迎水面水位壅高和背水面水位下降,地下水流通过构筑物顶部和底部发生了绕流.     

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.     

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.     

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.     

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.     

地下水源热泵铁锰化学堵塞试验

目的针对在铁锰含量较高地区的水源热泵工程回灌堵塞问题,模拟冬夏季间歇性回灌,分析铁锰化学堵塞影响原因.方法以沈阳理工大学地下水源热泵工程为主要研究对象,通过室内渗流砂柱模拟冬夏季间歇性回灌,在保证渗流砂柱温度为11℃时,用相同回灌水以5℃、24℃两种温度进行回灌,分析水通量、相对渗透系数、渗透系数、孔隙度等变化规律.结果分析表明,冬季回灌水堵塞程度严重,夏季堵塞程度不明显,靠近进水口处的堵塞现象较为明显,说明季节性温度与在渗流途径上溶解氧含量对水源热泵化学堵塞影响较大.结论夏季回灌堵塞程度较冬季回灌发生堵塞程度小,发生时间较晚.锰基本不参与水源热泵的化学堵塞,Fe2+为化学堵塞的主要因素.     

地铁沿线地下水壅高规律及其对极端降雨事件的响应

地下水保护是济南市地铁规划建设的关键环节之一,由于地铁工程构筑物对地下水渗流的阻挡作用可能引发地下水壅高,因此亟需定性、定量地探究地铁工程建设目标区域的地下水壅高风险,并针对愈加频发的极端降雨事件,关注其对壅水现象的影响。对此,研究主要针对济南地铁4号线典型区段所处研究区,基于传统网格剖分方法优化建模流程,构建包含地铁工程构筑物的三维地质体结构,以建立地下水非稳定流数值模型,分析地铁沿线地下水壅高规律及成因,并设计极端降雨事件以模拟地下水壅高的响应。研究结果表明：(1) 济南西部平原区地铁工程引发的地下水壅高现象具有空间分布规律,其规律性主要受控于地铁走向-地下水流向夹角、含水层厚度,地铁-地下水流向夹角为关键主控因素;(2) 极端降雨情景下地铁沿线各区域间的壅高幅度差异有所增大,而壅高现象的空间规律与正常降雨情况下保持一致。越接近研究南侧山区地下水补给带,极端降雨事件影响越大,整体上短期极端降雨事件对地下水壅高并无较大影响。研究成果可为济南市地下水保护提供切实可靠资料,亦将为地下工程扰动地下水流场这一过程对极端降雨事件的响应形成突破性认识。     

天长市水源热泵系统建设的可行性分析

结合天长市某水源热泵系统建设实例,依据实际地下水抽取与回灌试验数据,利用数值模拟模型定量研究水源热泵在利用地下水过程中对地下水流系统的影响;结合天长市的水文地质条件,讨论水源热泵系统建设中应注意的有关问题,分析水源热泵在该市应用的可行性.     

地下水源热泵热源井布设合理性评价指标体系

目的评价地下水源热泵工程热源井布设的合理性,确立相应的评价标准与方法.为更加合理地布设地下水源热泵工程热源井的实际工程提供参考.方法综合考虑水文地质条件、建筑物冷热负荷条件、周边环境条件等热源井设计影响因素,利用层次分析法确定各影响因素的权重,并运用综合指数法对比评价沈阳市浑南新区(A)和大东区(B)两项地下水源热泵工程的合理性.结果A工程地下水源热泵热源井布设合理性等级为Ⅱ级,较合理;B工程地下水源热泵工程热源井布设合理性等级为Ⅳ级,不合理.结论地下水源热泵工程热源井布设评价方法和评价标准具有一定的针对性和可操作性,可以推广到其他地下水源热泵工程的热源井布设合理性评价,为地下水源热泵系统的设计人员提供了简单和实用的技术方法和设计依据.     

长沙地区太阳能水源热泵系统冬季工况模拟

为了研究太阳能水源热泵系统供热工况下的运行特性,引入了可再生能源建筑应用工程评价标准中相关方法.通过对长沙地区冬季工况模拟研究和分析,得到太阳能集热系统和水源热泵系统在不同工况下的制热效率.研究结果表明,在引入太阳能后避免了水源热泵机组冬季长时间运行使制热性能下降并频繁进入保护工况,且当蒸发器进口水温为22℃附近时,机组COP较10℃提高了9.13%,达到最优值.     

张掖市城区浅层水源热能分析

地下水源热泵系统是浅层地温能开发利用的一种主要方式,近年来在国内被广泛推广。在充分利用现有水文地质工程地质资料的基础上,查明城区内地下水系统所蕴藏的浅层低温能资源数量、质量和分布规律,并结合张掖市城区局部应用地下水源热泵实际工况及对环境的影响进行了分析,为该市浅层地热能资源大面积开发规划提供依据,也是保证浅层水源热能资源利用走向科学化、规范化的重要环节。     

岩溶地区地源热泵空调系统的实验研究

地源热泵运行中地埋管换热器与岩土层的热交换必然引起地埋管周围温度场的变化。借助岩溶地区地源热泵系统实验平台,开展夏季制冷工况下两种不同运行模式的实验,探讨地埋管周围温度场的变化规律及其对地源热泵性能的影响。实验研究结果表明:1横、竖地埋管管壁温度的变化规律基本上一致,但其管壁温升幅度有所差异,竖埋管管壁的温升幅度(间歇工况3.7℃,连续工况3.2℃)均较横埋管(间歇工况0.9℃,连续工况0.7℃)要大;2横、竖地埋管周围土壤温升幅度跟距离地埋管的远近有关,随着距离的增加,其温升的幅度递减;31.0 m以上地层土壤温度变化受气候环境变化的影响,从而影响了埋深较浅的横埋管。而埋深较大的竖埋管受岩溶地下水渗流的影响;4系统回水温度对热泵机组性能系数COP有显著影响,间歇运行模式下的热泵机组性能系数COP对系统回水温度的变化更加敏感。     

新风比对改进型地下水源热泵制热特性的影响

针对增大新风比会引起空调系统能耗增加的问题,设置了新风预热器的地下水源热泵空调系统,以实现地下水热能梯级利用。在建立热力学数学模型的基础上,分析新风比对新型和传统地下水源热泵机组所承担热负荷、制热性能因数和能耗的影响。研究结果表明:与传统地下水源热泵机组相比,新型地下水源热泵机组节能效果明显。当新风比从10%增加至50%时,新型地下水源热泵机组节省能耗从17.4%上升至32.2%。该新型地下水源热泵空调系统适合作为人员密度高的大型公共建筑中央空调系统。     

地下水横向水平流速对人工水平冻结壁形成的影响

基于多孔介质传热和渗流理论,建立渗流场和冻结温度场的耦合数学模型,采用有限元方法模拟了某地铁隧道与车站对接的加固工程中冻结温度场变化和冻结壁形成过程.研究表明,在矩形布孔方式下横向水平流作用的冻结壁呈不均匀对称状,垂直于地下水流向的冻结壁形成慢,平行于流向的冻结壁形成较快,且上游冻结壁厚度薄,下游冻结壁厚度大;在交圈时间上,垂直于流向的冻结壁中部交圈迟缓;流速的改变对上游冻结壁平均厚度影响最为显著.     

考虑渗流场影响的大坝非稳定温度场

为了分析大坝温度场受渗流场影响的变化情况,根据热传导理论和渗流理论给出了受渗流场影响的非稳定温度场的控制方程,然后应用伽辽金法导出这一问题的有限元公式,最后给出了考虑渗流影响的大坝非稳定温度场的计算实例．计算结果表明：外界温度变化及渗流场对大坝温度场影响是不应忽视的;渗流场的存在改变了温度场的空间分布;在1月份气温低水温高时,渗流的影响将会使坝体温度偏高;在8月份气温高水温低时,渗流的影响将会使坝体温度偏低;渗流的影响将使漏度的变化幅值减小．     

闭式江水源热泵系统水流量最优值的计算方法

闭式换热盘管内的水流量变化影响水源热泵系统的整体性能.建立了水源热泵系统能耗数学模型和最佳水流量计算方法,通过水源热泵系统性能的理论计算,得到热泵系统整体性能系数与冷却水温度及冷却水设计流量百分数的拟合关系式;理论关系式表明,在定机组进水温度工况下,系统COP值在某一循环水设计流量百分数下取得最优值.在长江重庆段建立了闭式江水源热泵试验台,进行了变流量的冬夏季工况实验,实验结果与理论计算结果趋势一致.该计算方法可以为闭式水源热泵系统性能的进一步研究提供参考.     

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。     

太原市水源热泵系统应用对区域地下水的影响

通过时太原市已有的水源热泵系统进行典型研究,探讨了水源热泵系统对区域地下水的影响,提出了建设和应用水源热泵系统的建议.     

江水源热泵排水系统温度场分析及优化策略

研究对系统夏季排水渠段及入江口沿岸不同距离处水温开展了动态测试,针对某江水源热泵工程的排水系统的温降构成问题,总结了从排水口到沿江各距离的排水温降趋势,分析得出排水温度场的分布规律。通过分析三种明渠排水形式的排水降温过程,分析了排水热扩散范围,探索了江水源热泵排水渠形式对排水水温下降程度的影响,结果表明,江水源热泵系统排水对水域的热污染扩散半径约为50 m,基本呈扇形扩散;对排水渠形式而言,渠道最佳长度为5~10 m,梯级式渠道相对挡板式渠道降温效果好。     

地铁车站止水帷幕对南京秦淮河古河道地下水流场的影响分析

以横穿秦淮河古河道的南京地铁1号线许府巷站为例,研究探讨了古河道含水层中设置大深度止水帷幕-地下连续墙前后以及不同止水帷幕插入含水层深度情况下地下水渗流场的变化规律.结果表明,在古秦淮河这一特殊水文地质条件下,地铁车站止水帷幕对地下水流场的影响比较严重,纵向影响范围达200 m以上;止水帷幕在墙前后引起一定程度的地下水头差,由此诱发附加土体沉降、地下结构物两侧不对称荷载或者其他工程灾害;止水帷幕插入承压含水层不同深度的情况下,地下水流场的变化规律各不相同,插入深度越大,影响越明显.