地下水源热泵不同布井模式下地下温度场变化模拟分析

针对地下水源热泵抽水井与回灌井布局模式对地下温度场的影响,通过建立地下水流与温度的耦合模型,从抽灌井布置间距及抽灌井数量角度模拟分析了不同布井模式下地下水温度的变化趋势和热贯通发生的基本特性。结果表明,同类井间距对热贯通影响不显著,抽灌井间距对抽水温度及热贯通时间影响较大;从热贯通发生时间来看,抽灌井数量越多热贯通发生的时间越延迟,但从温度偏离度角度分析,系统长期运行后抽灌井数量对抽水温度偏离度影响不显著。     

地下水源热泵对井抽灌系统回灌能力研究

以西安市某水源热泵系统为例,建立对井抽灌渗流场模型,反演计算抽水过程与回灌过程的渗透系数,模拟分析含水层参数与井参数对热泵系统回灌能力的影响。结果表明:渗透系数是影响回灌能力的重要因素;相同含水层厚度条件下,应优先选择完整井地下水源热泵系统;减小抽灌井距对提高井的回灌能力效果不明显,但会提高发生热贯通的可能性;增大井径可减小抽水和回灌的压力,但会增加井的投资。回扬可显著提高回灌能力,越是回灌困难的系统,回扬效果越明显。     

同井回灌地下水源热泵地下水渗流理论研究

建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵抽水和回灌引发的地下水渗流数学模型；利用叠加原理推导了同井回灌地下水源热泵地下水渗流的理论解。通过分析理论解，从中得出稳态降深方程、稳态渗流速度方程、准稳态时间方程和理想井间距方程．定流量同井回灌地下水源热泵引发的地下水渗流能在很短的时间内达到稳态，并且理想井间距仪是含水层厚度和渗透系数比的函数。对于完整型的观测井不论位置如何，其平均降深均为0。     

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

以某拟建地下水源热泵系统为例,针对地缘热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的对井抽-灌概念及数学模型,模拟了特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程.数值模拟结果表明,抽、灌井不同井间距对热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著,该方法为优化布设抽、灌井的合理间距提供了实现热泵系统良好运行的理论依据.     

冷热负荷失衡条件下采能区地温场的模拟研究

以北京某地下水源热泵空调系统为例,利用地下水、热耦合数值模型技术,对冷、热负荷严重不平衡条件下地下水抽灌场地温度场的年内和年际变化进行了定量模拟预测研究,并对系统长期运行的可行性进行了论证.研究结果表明:抽水井和回灌井之间的距离相对较大,抽灌井之间的"热突破"程度较低;由于空凋系统的供暖负荷显著大于制冷负荷,抽灌区温度场将呈逐年下降趋势;抽灌场地是一个开放的系统,不断与外界发生能量交换.随着热泵空调系统的长期运行,抽灌区的温度下降速率越来越小,地温场渐趋稳定;由于热泵系统的年内冷、热负荷存在严重失衡,进而对热泵系统的运行效率将产生一定影响.     

基于FLOW HEAT的地下水源热泵一抽多灌井群优化布置数值研究

为研究一抽多灌井群的最佳布置方式,基于FLOW HEAT软件,将抽水井附近的灌水井群采用集中环绕型、直线型等8种不同布置方式建立数学模型,分析抽水井水温变化规律、温度和渗流场及最佳井距。结果表明,采用以抽水井为中心回灌井环绕布置方式时井群影响范围较小,渗流效果也较好,但抽水井水温较高易发生热贯通现象;采用直线型布置方式时抽水井水温变化较慢、井群渗流效果一般;井群水温随井距的增加逐渐降低。综合考虑,抽水井在回灌井中间的直线型布置且井距为51.63m为最佳布置方式。     

地下水源热泵运行期间水热变化模拟分析

为探究地下水源热泵运行期间水热变化特征,以三门峡市地下水源热泵工程为例,通过HST3D软件中的FlowHeat模块,采用现场验证的概念模型与数学模型模拟了抽灌井制冷期(92d)运行工况。结果表明,在目前工况条件下,地下水水热变化对水源热泵利用工程影响不明显,发生热贯通可能性较小。     

岩溶含水层地下水源热泵运行对地下水温度场的影响

为探究岩溶含水层水源热泵运行期间地下水温度场变化规律,以武汉市某场地地下水源热泵系统为例,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,分别模拟了水源热泵空调制冷和制热期间抽水-回灌目的含水层中的渗流场和温度场,并对表征岩溶发育的重要参数储水系数和孔隙度进行敏感性分析。模拟结果表明,地下水源热泵运行仅影响回灌井附近地下水温度,不会对区域含水层温度产生影响;而表征岩溶发育的典型参数储水率和孔隙度,对模拟结果的影响不大。     

井对间距与含水层采能区温度场的演化关系

抽、灌井对之间的距离是地下水源热泵采能工程设计中的重要参数之一。该文应用数值模拟的方法对不同井对间距条件下地下含水层采能区温度场的演化进行了定量模拟,并对地温场的演化规律与井对距离之间的关系进行了理论分析。研究结果表明,抽、灌井对距离越大,抽水井温度变化速度越迟缓,且温度变幅越小。其原因是:井对距离越大,渗流区水动力影响范围越大,抽、灌区等效渗流速度越小,回灌水向抽水井运动过程中散热(吸热)越充分。     

基于1D/3D协同仿真流量与温差调控模式影响分析

针对地下水源能量利用系统建筑负荷的动态变化,基于1D/3D集成分析数值方法的基础上,分析了定流量变温差及定温差变流量两时变模式系统性能参数的变化。结果表明:定温差变流量调控模式由于抽水量小于定流量变温差模式,含水层发生热贯通时间较晚;发生热贯通后,由于抽水温差大于定流量变温差模式,冷水封面向抽水井移动速度较快,抽水温度下降幅度较大,热贯通程度显著。抽灌水流量对热贯通起主导作用,热贯通发生后抽灌水温差对地下水温度影响较大;定温差变流量模式机组的COP值迅速下降,运行过程中耗功较少,系统能效比较大。     

地下水源热泵采能区水热耦合模型研究

为合理安排地下水源热泵系统的抽灌井布局,利用地下水数值模拟方法,通过Visual MODFLOW软件中的SEAWATV4热运移模块,概化地下水温度场运移过程,建立了符合研究区域水文地质特征的水热耦合数值模型,采用不同的变量对合理井距离进行模拟研究,模拟得出在水温变幅不超过2 ℃的前提下,抽灌量300、800、1 500、2 500 m3/d的合理井距分别为26.5、53.0、80.0、106.0 m,可知温度场的变化范围受井距和抽灌量影响明显并呈一定规律性,应根据水源热泵系统不同的抽灌量要求确定合理的抽灌井距离。     

地下水水源热泵的水源问题研究

地下水是应用地下水水源热泵的前提。文章简单阐述了地下水温度、流量和水质对水源热泵运行效率的影响。介绍了水处理技术和回灌技术，探讨了工程中应注意“热短路”问题。     

浅层地温能开发与地下水环境影响模拟预测

为了合理地开发利用浅层地温能并保护地下水环境,针对地下水源热泵工程应用中出现的热贯通现象和地下水开采引起的地层变形问题,同时将地下水渗流场、温度场和地层变形量均作为评价内容,建立地下热交换系统模拟数值模型,计算并预测地下水渗流场与温度场的运移趋势及对地下水环境的影响。结合工程场地地下水源热泵系统实例,通过模拟计算,制定采用一抽两灌、100%回灌,并将春秋季及冬季加热卫生用水温度提高1.972倍或多加热1.972倍卫生用水的运行方案,预测结果表明该方案能够有效地避免热贯通问题并控制地层变形量,使地下水源热泵系统能够长期高效运行。研究思路与方法对浅层地温能的合理开发和地下水环境的保护有积极意义。     

非均质承压含水层混合井数值模拟方法对比研究

针对混合井的数值模拟一直为地下水数值模拟中的难题,通过非均质承压含水层的数值试验,对比分析了各种刻画混合井方法的效果,并提出考虑垂直水力梯度影响的改进导水系数水力梯度法.结果表明,与导水系数权重分配法相比,采用导水系数水力梯度法计算,导水系数较大的含水层分配的流量偏大,而采用Thiem模型法偏小;网格步长对抽(注)水井的模拟结果的影响大于对观测孔的影响.     

基于Fluent/Matlab的地下水流速对顺流模式热泵性能的影响分析

地下水源热泵系统在地下水顺流模式下,不同的地下水横流速度对热泵性能参数的影响不同:顺流水流速越小,系统发生热贯通时间越晚;流速越大,发生热贯通时间越早。地下水横流流速度越大,热泵机组的COP越大,系统能效比越大。随着地下水横流流速增大,垂直顺着水流方向上温度场变化区域逐渐减小,为了减少井群占地区域,顺流模式下同类井群间距可以适当减少。     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

新型水源热泵井水系统的应用

针对传统深井回灌式水源热泵井水系统的种种弊端,提出一种新型水源热泵井水系统方案,解决了提高井水利用率、降低运行费用、缓解井水回灌压力、提高水井使用寿命等问题.     

水源热泵系统应用研究——以礼士宾馆水源热泵系统为例

礼士宾馆于2002年进行锅炉改造，采用水源热泵系统代替燃煤锅炉进行冬季供暖，同时夏季进行制冷。水源热泵系统的设计和安装工作是由专业队伍承担的，通过详细的水文地质调查，在宾馆四周布置了4眼抽灌井，施工过程中严把质量关，使各井满足了供水和回灌要求。2003年底，系统开始运行，采用一抽两灌方式，目前已经正常运行3个供暖季和2个制冷季，通过对该系统进行的长期动态监测，获得了大量真实可靠的数据，为研究水源热泵的应用条件提供了依据。     

基于表皮效应的单井循环地下换热系统地下水渗流方程的统一分析

单井循环地下换热系统有循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井3种形式。由于上述3种热源井结构不同,导致地下水渗流数学模型繁多、复杂,并且缺乏统一的理论公式,难以应用于实际工程。为解决上述问题,文章利用表皮效应对渗透系数进行统一,获得3种热源井井壁处渗透系数转换关系式。文章以填砾抽灌同井为例,建立地下水渗流方程和边界条件,推导降深方程,并利用渗透系数转换关系式得到其它热源井的降深方程。研究结果表明:填砾抽灌同井地下水渗流方程的解析解与数值解之间的平均误差为2.0%;填砾抽灌同井地下水渗流方程可以解决填砾抽灌同井影响下的稳态、无越流承压含水层的地下水流动问题,并为实际工程应用提供理论基础。     

某砾石回填抽灌同井地源热泵系统现场测试研究

为研究某砾石回填抽灌同井地源热泵系统的换热性能,利用多功能数据采集仪,对绵阳市某砾石回填抽灌同井地源热泵系统的夏季取冷进行了现场测试。结果表明:当抽水流量从14m~3/h降到8 m~3/h时,抽水温度从23.2℃降到17.9℃,抽回水温差从1.6℃上升到2.5℃,而热贯通系数由77.1%降到3.9%。可见,抽水流董的变化对砾石回填抽灌同井的影响很大,得出最佳抽水流量为8 m~3/h,此时换热董为23.3 kJ/h,热贯通系数为3.9%。