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.     

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。     

常温注水井对含水层热贯通的影响机理分析

为探究常温注水井对水源热泵热贯通现象的影响,利用FlowHeat1.0软件模拟了3组情景下含水层渗流场、温度场时空分布特征,并分析了常温注水井对含水层热贯通的影响机理和抽水井水温变化规律。结果表明,常温注水井通过减小回灌井、常温注水井之间的水力坡度和延长地下水渗透途径的方式达到缓解热贯通的效果;回灌井、常温注水井流量比相同时,常温注水井在抽灌井连线的位置对含水层热贯通的影响小;抽灌量不变时,常温注水井与回灌井的流量比越大,常温注水井缓解热贯通的效果越明显;在有利地下水回灌的水源热泵系统中,布设常温注水井能有效地降低含水层热贯通程度。     

热泵耦合含水层储能技术研究

结合实际工程项目,对对井抽灌热泵耦合地下含水层储能效果进行了研究与评价.结果表明热泵耦合含水层储能系统能够充分利用浅层地能资源,实现冬灌夏用和夏灌冬用的储能作用,节能效果显著.但是,在冷热负荷不平衡的情况下,若系统长期运行会造成采井或灌井周围温度的降低或升高.因此,为了保护地下生态平衡,系统应尽量在冷热负荷均衡的工况下运行.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

中深层地热Ｕ型井地埋管换热器的试验研究

地热能作为一种非碳基能源,具有储量丰富、清洁可再生等特点,开发利用地热能有助于碳达峰的实现。在中深层地源热泵领域,我国主要以单井同轴管为主,而相对高效的中深层地热U型井地埋管案例屈指可数。为了了解中深层地热U型井地埋管换热性能及井下换热参数变化,完成了新型的Ｕ型井地埋管换热器工程,并在此基础上进行了实验研究。首先,开展了地温测量,确定了研究区的地层温度,根据热储的物性条件选取了水平井段及对接位置;其次,分析空载循环试验工况下循环水的流量及井下温度的变化情况,研究了负载工况下供回水温度、流量、换热量、不同井段对换热的贡献率、井下温度的动态变化、U型井的恢复能力等因素。实验结果表明,中深层Ｕ型井地埋管换热器井底温度会随运行时间增长而降低,流量大且回水温度较低的情况下,换热器的换热量比较高,最高为1336.8kW;回水井对换热量的增加有限,每百米增加0.12℃,实际工程中可以考虑减小口径,降低建设费用。U型井地埋管换热器的地温恢复能力较强,停止运行24h左右井底温度与初始温度差为-13℃。研究结果有助于研究人员对中深层Ｕ型井地埋管换热器有更进一步的认识,从而推动中深层地热能的健康可持续发展。     

地铁站台系统的热环境及废热回收

本文对哈尔滨地铁站台环境温度变化、热负荷产生的原因进行了分析预测,分析得出列车运行和新风负荷所占比例最大。选择地铁站台空气调节计算参数后,计算了地铁站台的逐时热负荷,定量描述吸气、排气和站台壁面温度变化,其结果显示：站台排气温度和站台壁面温度逐年上升。地铁可回收废热量的计算结果可为废热回收系统提供依据。     

地源热泵系统地中集热器的施工工艺

在地源热泵系统中，地中集热器的施工质量对于系统运行的作用是至关重要的。地中集热器的材料要求耐腐性好、承压能力强、接口密封性好、无泄漏点；能源井的制作要求垂直度好，能在较长时间内不坍塌；填料的回灌要保证密实，减少集热器与周围土壤的接触热阻。文章对地中集热器的施工做了分析，提出了保证系统完备性的施工方案。     

埋地换热器理论模型与周围土壤温度数值模拟

提出内热源型埋地换热器理论模型，建立换热器周围土壤热湿传递物理数学模型。内热源模型综合考虑热湿迁移、土壤物性等各方面因素，将埋设于土壤中的换热器处理为等效内热源。采用专业多孔介质计算软件Autough2对模型进行模拟计算。着重模拟计算不同土壤物性、不同换热器运行方式对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场影响的模拟计算与分析。     

Characteristics of solar water pumping in Jordan

Remote underground water wells were investigated and 13 such wells were chosen for this study. Photovoltaic (PV) generators were used to power pumping the water up to the surface tanks to be used. A design method was established and illustrated depending on a pumping factor (F_p) which is a function of the solar characteristics. A laboratory solar water pumping unit was constructed and year round results were analyzed. Monthly F_p values were calculated by the experimental results.     

The feasibility of using circulating groundwater as renewable energy sources for air-conditioning in Taipei basin

To reduce the uplift pressure of groundwater, many wells, deep into the Chingmei gravel stratum underneath Taipei city, were installed during construction of Taipei MRT underground stations. These wells can also be used to establish a circulating groundwater system for air-conditioning. To study the feasibility of this circulating cooling system and the thermal response of the Chingmei gravel stratum, some groundwater parameters of the Chingmai gravel stratum were studied such as pumping and recharging capacities, flow direction, and flow velocity etc. Two small scale in-situ discharge tests and numerical simulations were used for this purpose. However, the tests could not be performed for a long period to prove the purpose, the computer modeling provided the predicted long time response of the stratum. The discharge tests on the wells confirmed the discharge capacity of the Chingmei stratum and the numerical results also indicate that circulating groundwater with a steady temperature can be provided to cool down air-conditioners, as long as groundwater is flowing at a slow velocity. This study confirms the feasibility of using the groundwater of the Chingmei gravel stratum as a steady and clean cool source for air-conditioners.     

变容量家庭能源中心单独制热水模式的实验研究

提出了可全年供应空调和热水需要的变容量家庭能源中心系统,并提出单独制热水模式下的性能系数计算方法。通过对该模式瞬时动态特性的研究,指出变容量压缩机可以有效地保证机组的安全可靠运行。实验研究了单独制热水模式在不同环境温度、不同压缩机负荷条件下的性能。结果表明,在同一压缩机负荷条件下,热水性能系数均随环境温度的升高而升高,与传统热泵热水器的变化趋势相同。而压缩机负荷变化对机组热水性能系数的影响在不同的环境温度下呈现不同的规律,因此,可根据不同的环境温度优化控制压缩机负荷,以提高制热水效率,节约能源。     

徐深气田深层气井温度压力分布计算

徐深气田井深3500～4000m,地层压力30～40MPa,井底温度可达150℃,各生产井不同程度含有CO2,给井下管柱安全带来挑战。气井井筒中流体的温度和压力分布是影响井下管柱受力、变形的重要因素,准确进行温度、压力分布的计算,对气井的生产动态分析和管柱优化具有重要意义。针对徐深气田深层气井的流体性质和井身结构,根据传热学理论和质量、能量守恒原理,将井筒分成若干个节点,考虑油管、套管、水泥环及地层之间的传热性质,建立温度、压力耦合模型,并运用迭代法对模型进行求解。分析计算显示,气井产量、CO2含量、油管直径等参数对井筒温度、压力分布具有重要影响:产量越高,井筒温度下降越慢,而压力下降越快;CO2含量越高,温度下降越慢,而压力下降越快;油管直径越大,温度下降越快,压力下降越慢。实例计算表明,所建立的耦合模型简单方便,具有较高的精度,适合深层气井的温度、压力分布计算,计算结果可为气井的生产动态分析和管柱优化提供依据。