地下水对地埋管换热器换热的影响分析

针对传统传热模型无法反映地下水对地埋管换热器换热的影响,结合黄土高原地区的地质条件,通过Fluent流体仿真软件建立地埋管换热器的三维非稳态分层渗流传热模型,并利用实验数据验证该模型的准确性.在不同的地下水流速和岩土体孔隙率的条件下,通过数值模拟的方法,研究以含水层厚度为特征长度的贝克莱数与地埋管换热器换热之间的关系.结果表明:单位井深换热量增加率与贝克莱数成对数关系;当贝克莱数较大时,地下水对地埋管换热器换热有促进作用;当贝克莱数较小时,地下水对地埋管换热的强化作用不明显,甚至起到抑制作用.同时,对含水层处的导热系数进行修正,得到新的分层渗流传热模型.     

寒冷地区垂直埋管换热器供暖期岩土体温度场研究

为了研究寒冷地区单U型垂直埋管换热器供暖期岩土体温度场,结合某实际工程,通过40个防护型一线式温度传感器对岩土体温度进行了监测。对监测数据进行修正并分析后得出,地下水渗流能增强热对流,使得岩土体温度变化率升高,这对于地源热泵系统的运行是一个有利的条件;间歇运行可以有效缓解系统连续运行对岩土体温度场产生的不良影响,对于提高热泵系统性能具有重要作用;岩土体温度受到了地下热传导向上的热量补给的影响,因此在模拟计算时不宜将换热井底部设为恒温边界或者绝热边界,应将其作为动态边界条件处理,同时浅层岩土体温度受太阳辐射影响较大,计算时这部分热量也是不能忽略的。     

寻找生命之水

正作为生命之源,水资源控制了地球上绝大多数生物的生存方式。在利用水资源的过程中,找到并利用地下水是一项重要工作。那么,地下水是如何存在的?分为哪几类?我国地质工作者是如何找到并利用地下水资源的呢?地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水,在国家标准中,是指埋藏在地表以下、各种形式的重力水;狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。地下水按存在的形式,可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细管水、重力水和固态水等。地下水和地表水是人类使用最广泛的水资源,地下含水层中蕴藏着除极地冰盖以外的99%的淡水。     

利用MODIS探测华北平原浅层地下水水位变化的初步研究

地下水是陆地最重要的水资源之一,监测地下水水位的动态变化,无论是对于地下水资源评价还是对陆地生态环境变化的研究,都是必需的.传统的水文地质钻孔监测成本高昂且所得数据仅能代表观测孔附近地下水水位.浅层地下水水位影响着浅层岩土含水量,从而影响着地表热惯量,而热惯量可以通过卫星热红外遥感手段获取.因此,通过热惯量的研究,就可以反演浅层地下水的动态变化.利用MODIS地表温度产品以及地表反照率产品计算得到石家庄-保定地区的表观热惯量,并与典型钻孔地下水水位年际变化进行比较分析,建立相关关系,进而推算整个地区的浅层地下水水位的年际变化.初步研究表明,利用热红外遥感是可以估计区域性浅层地下水水位的年际变化的.     

浅层地能利用系统地下岩土温度场实测研究

地下岩土原始温度和运行中温度场变化是决定地能利用系统设计及能否长期稳定运行的关键因素.本文通过监测严寒地区大型地源热泵工程运行重要参数,特别是利用地下换热系统设置地下岩土温度监测孔,通过监测系统采暖期、制冷期和间歇期1年运行过程中,地下孔群纵向和径向岩土温度对负荷的响应及地温恢复情况,讨论热泵机组地温变化能效影响规律,为严寒地区地能利用系统实际工程运行及设计提供有效参考.     

工程地质勘察中水文地质测试与研究

水文地质和工程地质二者关系极为密切,互相联系和互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,直接影响岩土体工程特性,又是基础工程的环境,影响建筑物的稳定性和耐久性。但在实际的勘察工作中,容易被忽视,因为在勘探成果内很少直接涉及水文参数的利用,水文地质问题往往只被认为是象征性的工作,在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。本文就建筑地基基础工程勘察中水文地质评价内容、岩土水理性质、地下水引起的岩土工程危害等3个方面的问题进行讨论。     

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。     

土壤初始温度及地下水渗流对多供一回中心回水管换热器的影响

为研究地下水渗流对多供一回中心回水管换热器与周围岩土体换热情况的影响,以黄土高原地区实际土壤环境为依托,采用DesignMoldeler软件建立多供一回中心回水管换热器及周围土壤的三维热渗耦合传热模型,利用Meshing软件对模型进行网格划分,并采用Fluent软件对其进行数值模拟.分析岩土体分层条件下,沿埋深方向变化的土壤初始温度、不同地下水渗流方向及间歇运行模式对多供一回中心回水管换热器换热的影响.研究结果表明:分层土壤初始温度不同对不同类型的多供一回中心回水管换热器影响较大,故不可忽略;不同地下水渗流方向对不同类型的多供一回中心回水管换热器影响不同,存在一个最佳渗流方向使得换热效率达到最高;间歇运行模式可提高热泵运行效率,减小埋管的设计长度,从而减少初投资.     

寒区隧道地源热泵加热系统埋管间距优化分析

为预防寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速公路林场隧道中,用于对隧道洞口段衬砌和排水系统加热.采用有限元计算方法,首先通过对初始温度场的计算反演出岩体各项热物性参数,再以试验所得热交换管实际换热量作为模型中管壁的内边界条件进行热交换管的岩土热响应分析.计算结果显示,隧道内热交换管管壁温度及管间温度与现场试验结果能够很好地吻合,满足工程精度要求.利用验证后的有限元计算模型对热交换管间距进行优化,得到埋管最优间距为0.5～0.8m.     

水源热泵系统应用中的问题及对策

水源热泵系统在应用中存在如下几个问题：水资源的不合理利用及污染；地下水换热系统间的相互影响；地下水换热系统对地质环境的影响；地源热平衡.针对上述问题提出解决问题的设想和建议.     

地下水对城市地下空间开发的制约及机理

国土空间资源和城镇化用地需求矛盾日益突出,城市地下空间开发是解决上述矛盾的有效途径.然而,城市地下空间建设及运营过程中将改变地下三相介质(固-液-气)的平衡状态,造成一系列工程、环境及生态问题.地下水是地质体中能量传输和物质迁移的载体,是引起岩土体性质、地下水化学组分及水动力条件变化的关键因素.因此,以地下水为主线,总结并阐述了8种城市地下空间开发及运营过程中可能引发的与地下水相关的工程、环境及生态问题:地下水水压、浮力、地表变形及沉降、特殊岩土体性能劣化、地下结构腐蚀、地震震害、地下水污染及城市热岛效应.由于目前研究地下水与城市地下空间(特别是深部地下空间)相互作用的机理及实际案例很少,导致对地下水系统变化造成的相关问题的机理认识有限.提出了5个方面的研究建议:加强对城市地下空间建设及运营过程中的体系化监测;研究地下水系统变化对岩土体物性影响;研究地下水系统变化对地层中有毒元素由深部向浅部垂向运移机理;研究多场耦合作用下城市地下空间开发与地质环境相互作用及长期影响;研究地下水水位变化对基础抗浮设计的影响.     

岩土工程勘察中的水文地质勘探方法及其优化措施研究

想要确保建筑工程具备良好质量,岩土工程勘察是必不可少的组成部分。在进行岩土工程勘察过程中,水文地质研究是非常重要的内容之一,其对于加强工程基础设计、防范地质灾害具有重要作用。通过有效的水文地质勘探工作能够分析地下水对于岩土体产生的作用,可以更加准确地预判岩土体对于建筑可能产生的危害,从而采取针对性措施进行预防,进而确保建筑工程的安全性、稳定性。所以需要加强岩土工程勘察中水文地质方面相关内容的研究,并采取有针对性的措施进行优化防治,确保岩土工程勘察质量。     

浅谈分散式地源热泵与中央式地源热泵的系统设计

分散式地环热泵空调系统是利用地下土壤中的地热资源通过水环路将此小型机组并联在一起,构一个以回收建筑物内部余热为主要特点的热泵供冷、供暖的空调系统。中央式地源热泵空调系统是利用地下土壤中的地热资源通过室外地下水环路系统输送给集中设置在一个机房内的所有机组,机组换热、制冷后通过空气输送管道或水系统送入各个房间空调系统。     

岩溶区地源热泵系统土壤热湿迁移实验平台研制

地源热泵运行中地埋管换热器与岩土层的热交换是一个复杂的热湿耦合传热传质过程。为研究岩溶地区地源热泵运行过程中土体热湿迁移效应及其对系统性能的影响规律,结合岩溶地区地质条件和实验功能需求,设计研制了一个可进行地源热泵运行性能测试及地埋管周围土壤热湿迁移效应研究的实验平台;该实验平台主要分为地源热泵试验系统、运行监控和数据采集系统,实现了地源热泵运行状况和换热过程中岩土体温湿度变化、土壤热湿迁移、周围环境大气因素的自动采集和实时监测;在此基础上,利用地源热泵运行过程中的实测数据验证了实验平台的有效性,并对部分实测数据进行简单分析和讨论。运行结果表明:该实验平台具有高效、节能等优点,实现了数据自动采集和全面监测功能,完全符合实验需求。     

浅谈地下水的危害及工程勘察中的水文地质勘察

地下水是岩土体的组成部分,它既影响建筑物场地地基岩土体的工程特性,又对建筑物地基基础的稳定性和耐久性产生影响,但在工程地质勘察设计和施工过程中水文地质问题却没有被充分重视。本文结合实际,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,明确工程勘察中水文地质问题分析研究的内容及采用的方法,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。     

地下水对岩土工程的影响及勘察现场注意要点分析

现代社会的发展，各项建设活动均在大力的进行中，建筑物的修筑等岩土工程的数量也在不断的增加，逐步成为了极为普遍的工程项目之一。岩土工程包含了较多的环节，其中地下水勘测与评价是其中十分重要的构成部分，由于地下水对于岩土体的影响极大，直接关系到岩土工程的质量及施工进度，因此在进行岩土工程设计、实质的施工中均需要全面的收集并深入的分析地下水的各项数据，保障岩土工程的设计及施工的科学合理性。该文简单的分析了地下水对于岩土工程的主要影响，如地下水位的上升、下降、动水压力作用、侵蚀作用等，并提出了几点勘察现场的注意要点，为开展岩土工程的人员提供一定的参考与借鉴。     

地下岩土热物性及地下水渗流速度确定

提出了可用于现场测量地下岩土的导热系数、容积比热容等热物性参数以及地下水渗流速度的方法．埋设在地下的地热换热器与周围岩土换热过程可以近似为无限大介质中移动线热源传热问题．该方法克服了其它模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管和下降管之间的距离以及埋管和回填材料的物性等参数的要求，相应消除上述参数测量带来的误差．通过测量地下埋管的加热功率、循环水流量、出入口水温随时间变化，确定了某地源热泵空调系统工程地下岩土的热物性参数及地下水渗流速度，检验证实了该方法的实用性和可靠性．     

清华热力学岩土模型与能源地下结构有限元模拟

能源桩是利用建筑桩基础与周围岩土体进行热交换的新型结构和换热构件,具有高效开发利用浅层地温能和节省地下空间等优点。由于对桩周岩土体温度-应力耦合行为认识的匮乏,能源桩的设计和安全服役面临新的挑战。该文首先总结了饱和黏土温度-应力耦合的体积变化规律,简要评述了现有岩土热力耦合本构模型存在的问题;重点阐述了清华热力学岩土本构模型(Tsinghua thermodynamical soil model, TTS模型)的理论框架,给出了模型参数的物理意义和标定方法;最后开展了饱和高岭土升温排水试验和能源基础的有限元分析。基于TTS模型的有限元分析结果表明:升温过程中,能源基础的承载能力有微小降低,界面正应力、切应力均发生衰减;随着基础深度的增大,界面切应力随温度升高呈非线性增加,而界面正应力变化较小;升温降温后,桩土界面的接触减弱,基础沉降有所增大、承载能力有一定降低。     

地下水渗流作用下埋管换热器动态设计研究

由于土壤换热的复杂性及地源热泵系统实际运行的耦合作用,地埋管设计需要考虑到实际地下水渗流及其动态性能。通过对某实际工程进行热响应试验,测算出该地地下水渗流速度;在此基础上建立逐时负荷-热泵机组-地埋管换热器耦合模型对该工程埋管设计进行动态分析。最后在此设计工况下对系统全年运行情况进行模拟分析,为该地源热泵系统运行提供参考依据。     

相变材料技术在国防工程内部电站余热利用中的应用

国防工程内部电站余热处理是发电机组正常运行的重要保证。利用国防工程内部相变蓄热站来吸收、储存发电机组产生的余热,能够在与外界无热交换的情况下,较好地解决电站降温和热能回收再利用问题,对国防工程内部电站排烟口伪装具有重要意义。