浅层地温能开发地下水源热泵系统热平衡分析三维数值模型

为了准确模拟预测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,科学合理地设计地下水源热泵系统。本文以河北水勘院正定基地地下水源热泵示范工程为例,建立了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,该示范工程地下水源热泵系统宜采用温差为10℃的运行方案,且抽水、回灌井间距大于等于80m的设计运行方案能有效地避免未来运行过程中的冷、热贯通现象。     

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

针对地源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,模拟拟建地下水源热泵系统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,为抽、灌井合理间距确定等实际应用提供理论参考和依据。根据数值模拟结果,抽、灌井不同井间距对该热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著;...     

滨海新区浅层地热能利用方式适宜性分区评价

针对天津市滨海新区,对浅层地热能利用方式(地下水地源热泵、地埋管地源热泵)适宜性分区评价进行探讨,获得了两种浅层地热能利用方式的分区范围和面积。该地区只有极少数区域适宜采用地下水地源热泵,绝大部分区域适宜或较适宜采用地埋管地源热泵。     

地埋管地源热泵换热区岩土体热承载能力评价

为了准确量化岩土体热承载限度问题,针对埋管式地源热泵系统提出一套换热区热承载能力综合评估方法,并将之应用到上海某地下埋管换热试验场,建立地下岩土体与地埋管耦合传热数值模型,并根据试验结果对模型进行校验,基于模拟计算得到5年末场地岩土体允许热承载能力冬、夏季分别为5. 06 k W、7. 80 kW,相应的延米换热功率分别为42. 19 W、64. 97 W,评价方法对浅层地热能的合理开发利用具有积极意义。     

EPC项目中地源热泵系统的设计优化与施工技术

浅层地热能是一种重要的新型能源,开发浅层地热能主要作用是为建筑物提供供暖制冷,目前利用浅层地热能作为冷、热源的地埋管地源热泵系统在工程中得到广泛应用。对芜湖某EPC公建项目地源热泵系统进行了研究,介绍了项目场地区域岩土热响应试验情况,根据相关规范要求进行了地埋管地源热泵系统的设计优化,阐述了地埋管地源热泵的施工技术。由岩土热响应试验得出芜湖地区适合做地源热泵系统,利用规范中热量平衡原理,优化了初步设计中地源热泵的数量和节点处理措施,缩短了施工工期并节省了工程造价,针对地源热泵施工过程中的技术难点提出应对措施,对工程实际具有参考意义。     

渗流对地源热泵土壤温度场及换热量的影响

针对地源热泵长期运行时土壤热失衡导致热泵效率降低的问题,探究地下水渗流(以下简称渗流)以及热泵周期性运行对周围土壤温度场与热泵效率的影响。建立长宽均为40 m,深度为140 m的土壤区域,在土壤区域中打9个120 m深的钻孔,钻孔中心间距为5 m,且按照3×3的方阵排布,在钻孔中埋入深度为120 m的双U型地埋管。基于Feflow数值模拟软件的三维瞬态热渗耦合传热模型,通过土壤热响应实验验证,确定Feflow软件仿真模拟得出的结果准确可靠。在此基础上,分析不存在渗流、存在渗流、改变渗流速度(1×10~(-4)m/s、2. 4×10~(-6)m/s、2. 1×10~(-7)m/s)以及改变渗流层厚度(5 m、10 m、15 m)对地源热泵在供暖工况下120 d连续运行带来的影响,分析地源热泵系统按照1 a中供暖运行120 d,间歇90 d,制冷运行90 d,再间歇60 d的周期性运行模式,运行10 a后对地下土壤温度场以及地埋管单位管长换热量的影响。结果表明:存在渗流且渗流速度大于1×10-7m/s数量级时有利于地埋管周围土壤温度恢复;相对于无渗流条件,渗流层位于38～42 m且渗流速度为2. 4×10~(-6)m/s时,供暖工况下连续运行120 d后的地埋管单位管长换热量提高54%;渗流速度对地埋管单位管长换热量影响明显,渗流速度越大,地埋管单位管长换热量越多;渗流速度不变时,地埋管单位管长换热量随着渗流层厚度的增加而增加,且渗流层厚度每增加5 m,在供暖工况连续运行120 d后,地埋管单位管长换热量增加2 W/m;周期性运行模式下,有渗流与无渗流条件下土壤均没有明显的冷、热量积累,但有渗流条件更利于提高地埋管单位管长换热量。文末附有有渗流与无渗流工况下土壤温度场动态展示的视频,可扫二维码观看。     

地下水渗流对地埋管管群周围土壤温度的影响

地下水渗流能够增强地埋管与土壤之间的换热,为研究地下水渗流对土壤温度的影响,建立二维热渗耦合传热模型.通过数值模拟的方法研究了渗流速度、管群布置形式、渗流方向对地埋管周围土壤温度的影响.研究结果表明:1)地下水渗流能够使沿着渗流方向的热量拉伸和垂直于渗流方向的热量压缩,且不同渗流速度对其影响程度是不同的;2)存在渗流时...     

衡水市地下水流数值模拟

通过对衡水市地下水系统特征的分析,建立了水文地质概念模型,并用FEFLOW建立三维地下水流数值模拟模型。应用识别与校正后的模型预测不同开采方案下的地下水动态。对于浅层地下水,方案1水位下降速率最慢,方案4水位下降速率最快;对于深层地下水,方案2水位最高,下降速率最慢,方案3水位最低,下降速率最快。从地下水资源可持续利用角度考虑,按方案2规划开采比较合理。     

太阳能-土壤源热泵供热水系统换热动态分析研究

土壤源热泵是一种高效节能的可再生能源利用技术,针对亚热带地区气候特点分析研究,建立了太阳能-土壤源热泵耦合供热水系统的仿真模型。应用该模型对工程实例进行设计分析,并采用C++编程模拟地下水渗流和土壤热物性动态换热对地埋管周围土壤温度的影响,为缓解地下土壤冷热负荷累积效应提供设计依据,从而进一步提高系统运行能效,促进太阳能-土壤源热泵供热水系统在建筑领域的推广应用。     

陕西西安幸福林带项目地源热泵工程开发利用

西安东郊幸福林带项目地源热泵工程开发利用研究工作,主要包括勘探孔钻探、岩土体热物性测试、现场热响应试验。在场地进行了勘探孔钻探,对地层岩性进行编录并取样。岩土热物性测试显示:中砂的导热系数最高为2.20 W/m·K,粉土的比热容最大为1.40 kJ/kg·K。进行了两种工况下的热响应试验,其中加热恒热流双U型(7 kW)试验工况下的效果较好,冬季单米换热量为37.29 W/m,夏季单米换热量为52.41 W/m。根据勘查和热响应试验结果,经过综合研究,认为研究区适宜进行浅层地热能开发,并对该区浅层地热能资源是否可以满足建筑换热需求做出了评价。最后提出该区浅层地热能开发的布孔方案。     

渗流作用下地源热泵系统跨季节土壤蓄热特性

建立了热渗耦合作用下的土壤传热数学模型.针对单U形地埋管地源热泵系统,分析了在不同地下水渗流速度和土壤热物性条件下,地下水渗流对土壤温度场的影响;针对管群地埋管地源热泵系统,进行了全年跨季节土壤蓄热、取热运行工况模拟,得到一个周期内不同工况结束时的土壤温度场分布.     

浅层地热能引领节能新潮流

浅层地热能是指蕴含在地表200米以内,温度保持恒定不超过25℃的热能。与其他能源相比,浅层地热能具有分布广泛、可循环再生、储量巨大、可就近利用等优点,是一种清洁能源。目前,我国主要利用水源热泵和地源热泵系统采集浅层地热能,地下岩层、地下水、海水、污水、江河水、再生水等均蕴含大量地热能。     

南通市浅层地热能地埋管地源热泵开发适宜性分区与资源评价

为了定量研究南通市浅层地热能开发利用的可行性,加快实现南通市节能减排的目标,基于南通市的地质情况和现场热响应试验结果,运用层次分析法完成了研究区地埋管地源热泵系统开发利用的适宜性分区,并对研究区100m深度范围内浅层地热能的热容量和地源热泵换热功率进行了计算。结果表明,地埋管地源热泵系统经济性好区面积约765.69km~2,占研究区面积的95.57%,主要分布在三角洲平原区;较好区面积约32.77km~2,占研究区面积的4.10%,主要分布在西南部。地埋管地源热泵系统夏季总换热功率5.25×10~6k W,冬季总换热功率4.46×10~6kW,研究区不同区域的单位面积的换热功率有较大差异。南通市主城区在100m深度范围内单位温差的浅层地热能容量为2.20×10~(14)kJ/℃。浅层地热能在南通市具有十分广阔的开发利用空间。     

安徽地源热泵应用区域的地温变化预测

通过建立浅层地温预测模型,对安徽地源热泵系统开发利用浅层地热能进行了区域性浅层地温变化模拟预测;分别预测评价了在不同的岩土体、不同的冷热负荷不平衡率、不同的地埋管深度、不同的管间距及不同管群布置方式等条件下,地源热泵系统运行时的浅层地温变化情况;提出了开发利用条件下的地温热平衡措施。     

地下水温数值模拟在水源热泵工程设计中的应用

为分析沈阳市某小区地下水地源热泵项目复合井结构的合理性和地下水热贯通程度,建立了地下水流与温度耦合数值模型,对不同换热温差下的地下水温变化趋势进行了模拟预测.模拟结果表明,采用复合井结构可以满足水源热泵工程取回水要求,且5℃换热温差比7℃更合理、安全.经过一个供暖期运行和对地下水温的实际监测,证明了模拟结果的准确性.     

流场作用下大型地下厂房围岩稳定性分析

为分析水库蓄水后地下水渗流场对某水电站大型地下厂房洞室群围岩稳定的影响,根据流固耦合理论,采用三维快速拉格朗日法进行数值分析。在地下厂房施工期开挖支护全过程三维数值仿真的基础上,通过有无渗流场的影响、有无设置防渗与排水设施等不同工况进行对比计算分析,根据相应的岩体三维渗流场、塑性破坏区、位移场和应力场等计算结果,对电站运行期渗流场作用下地下厂房洞室群围岩与支护结构的稳定性进行分析与评价,论证了地下厂房防渗及排水设施设置的必要性和合理性,为大型地下厂房的合理设计与安全运行提供了科学依据。     

基坑地下水渗流对邻近地铁结构影响的数值分析

以某邻近地铁结构的深基坑工程为例,采用等效刚度法将围护桩等效为地下连续墙建立有限元模型对基坑地下水渗流过程进行了三维数值分析,分析了基坑地下水渗流对邻近地铁结构影响,提出了优化改进措施以减小地下水渗流影响,对于指导工程实践有一定意义。     

浅层地埋管热交换器换热能力分析

采用自主研发的浅层地下岩土热物性测试平台,通过模拟冬夏季取放热实际运行工况,对不同工况下地源热泵地埋管热交换器的换热能力进行了实际测试,分析了地埋管换热器与周围地下岩土之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量。同时,根据测试数据推算出了该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,为该地区地源热泵系统的模拟分析以及设计施工提供了依据。     

基于层次分析法的沈阳市地下水地源热泵适宜性研究

为了使沈阳市地下水地源热泵系统能健康有序地发展,利用层次分析（AHP）法,以MapGIS为平台,综合考虑工作区地质水文地质条件、地下水动力场、地下水化学特征等因素,建立了地下水富水性、地下水回灌能力、地下水水位埋深、地下水径流条件、含水层渗透系数、地下水Fe含量、地下水总硬度等7项评价指标,对沈阳市辖9区范围内地下水地源热泵适宜性进行了评价。结合沈阳市已建地下水地源热泵工程调查情况表明,沈阳市已建地下水地源热泵工程大多集中在所规划的适宜区内,建立的评价指标体系合理,评价结果可以作为沈阳市浅层地温能开发利用规划的依据。     

地源热泵耦合水蓄能及常规能源复合式系统在工程中的应用分析

以北京大兴国际机场临空经济区廊坊片区某办公商业综合建筑群空调冷热源系统为研究对象，根据项目区浅层地热能条件、峰谷电价政策，在分析设计日逐时冷热负荷的基础上，综合考虑满足使用、清洁环保、投资收益优化、安全可靠、运行高效的冷热源设计原则及地温场冷热平衡，提出了地源热泵耦合水蓄能及常规能源复合式系统设计方案及运行策略，并与无水蓄能的复合式地源热泵系统及常规能源系统对比，进行经济效益和环境效益分析，为其他同类项目提供参考。