基于改进的灰色模型GM(1,1)的地下水温度预测

地下水是应用地下水源热泵的前提,地下水温度直接影响热泵机组的工作效率和工程的持续利用寿命。研究地下水温度的变化规律具有非常重要的实用价值,可为实际工程设计及应用提供可靠依据。采用改进的灰色GM(1,1)模型应用于对宝鸡市地下水温预测切实可行,模拟值与实测值拟合效果较好,该模型很好的反映地下水温随埋深增加逐渐升高的规律。     

地下水源热泵系统热平衡预测三维数值模拟

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与堆积问题,科学合理地设计地下水源热泵系统。以江苏南通益兴集团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,并结合地下水源热泵系统的设计运行方案,预测分析了未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势。结果表明,该工程按设计方案运行,整个区域地下水温度逐渐升高,出现热堆积问题。采用春秋季与冬季多加热生活用水增加制热负荷量的方法,可有效缓解热堆积问题。     

水源热泵开发对地下水动力场影响范围研究

为分析研究水源热泵开发利用对地下水动力场的影响,选取安阳市金秋能源科创大厦地下水源热泵系统为实例工程,利用试验场观测数据建立地下水热耦合数值模型,对现状条件及长期开发利用条件下水源热泵开发利用对地下水动力场的影响进行分析预测。研究结果表明:在长期开发利用情况下,地下水的区域流场受抽灌水作用的影响范围较小,影响半径小于100 m。系统在多年运行的情况下,同期地下水流场基本相同,系统对地下水流场的影响范围比较稳定,没有进一步扩大的趋势。     

地下水源热泵系统和太阳能辅助热源系统的地温场数值模拟研究

地下水源热泵系统的地温场数值模拟研究对浅层地热能开发利用项目具有重要意义。通过TOUGH2建立地下水源热泵系统的水-热耦合模型,模拟了研究区多年地温场变化趋势以及抽灌井温度变化。结果表明地下水源热泵系统运行10年后部分组团出现大量冷堆积现象,影响供暖温度。依据本结果,结合场地条件,针对冷堆积现象采用太阳能辅助热源系统进行系统强化设计,并模拟研究强化后的地温场多年变化趋势,结果表明太阳能辅助热源系统可以有效提高供暖温度。     

北京地区地下水源热泵利用现状及存在问题

本文综合国内外地下水源热泵研究现状,通过对北京地区地下水源热泵利用现状调查分析,重点分析了地下水水源热泵利用过程中存在的不能完全回灌、回灌水温差过大、水井布设不合理等问题。结合北京平原区第四系水文地质条件,分析了不同含水层结构下如何合理布设地下水源热泵系统的用水井,尽量避免水源热泵系统的使用对地下水的影响。     

地下水源热泵系统中回灌能力分析

近年,地下水源热泵技术在我国被广泛应用,并在节能、环保等方面取得了一定效益。但是,回灌问题仍是困扰我国地下水源热泵发展的瓶颈。以唐山市丰润区乡居假日住宅区A4区地下水源热泵系统的应用为例,从区域水文地质条件方面,对水源热泵系统中地下水回灌能力进行了分析,指出开展地下水源热泵项目时,掌握热源井所在区域水文地质条件的重要性。探讨了影响地下水回灌能力的关键因素,其中包括区域水文地质条件、热源井成井工艺、回灌井阻塞以及地下水回灌方式。     

天然冷源对地下水源热泵的影响规律

东北某些地区长期存在着一定规模的地下冻土,在地下水源热泵的运行中可视为天然冷源。天然冷源对地下水源热泵的利用产生一定的影响。为了提高地下水源热泵运行效率,运用室内外实验和数值模拟方法探寻冷源对地下水源热泵影响规律。对加格达奇地区的冷源场地进行了室内热物性试验和现场岩土热响应试验。研究表明：该地区砂、砾的热物性参数（比热容、导热系数）随深度增加呈现离散现象,砂岩、花岗岩热物性参数变化不大;岩土体导热系数花岗岩最大,砾、砂最小,砂岩居中;比热容受深度影响波动较大,特别是不同深度的砾、砂层比热容差别较大。依据该场地的地质条件,构建数值模型,开展模拟研究,对多井抽灌系统下热突破现象以及影响范围进行模拟分析,模拟结果显示冷源对该场地地下水源热泵的影响范围在150 m以内,而且在小于75 m的范围内对地下水源热泵的影响最为显著,为未来该地区地下水源热泵的设计、选址提供理论基础和参考依据。     

应用水热运移数值模拟优化地下水源热泵系统抽灌井布局

合理布局抽水井和回灌井是地下水源热泵系统长期有效运行的关键因素。以郑州市郑东新区为例,利用HST3D软件建立水热运移数值模型,优化设计地下水源热泵系统抽灌水井布局,预测地下水源热泵系统长期运行后对含水层的水热影响。结果表明:介质比热容及渗透率分别对含水层温度及水位影响显著,是较敏感的参数。方案3(3个回灌井垂直天然流向分布且位于抽水井下游)为最佳布井方式。抽灌量900,1 200,1 500及2 000m3/d所对应的合理布井间距分别为50,65,70及75m。相应布井方案的水源热泵系统运行20a,对含水层温度场的影响仅限于200m×200m的范围,抽水井温度变化小于1℃。     

苏州城区地下水源热泵系统开发利用适宜性分区

以苏州城区为研究背景,阐述了浅层地温能资源赋存的水文地质条件,分析了地下水源热泵系统应用可能对地下水环境产生的影响,研究得出第Ⅱ承压含水层是该地区地下水源热泵开发利用的理想含水层.在此基础上,采用层次分析法和综合指数法建立适宜性分区标准,将苏州城区地下水源热泵系统应用划分为适宜区、一般适宜区和不适宜区,并进行了分区评价.为苏州城区地下水源热泵系统的合理开发利用和制定地下水环境保护措施等提供了重要依据.     

水源热泵系统对地下水流系统的影响评价

地下水水源热泵系统是一种"绿色"利用资源与能源方式,它对地下水流系统的影响程度,关系到水源热泵系统建设的可行性.依据实例中的地下水抽水与回灌试验数据,利用数值模拟模型,定量研究水源热泵系统对地下水流系统的影响程度,为水源热泵系统建设中水资源保护,提供技术支撑.     

跨季节蓄热型地源热泵热传递规律研究

基于有限元分析法,建立了准三维非稳态传热模型。在试验验证的基础上,分析了跨季节蓄热型地源热泵蓄热过程中土壤温度、单位井深换热量、热作用半径随热泵运行时间的变化规律,讨论了土壤结构、入口水温、入口质量流量、热泵运行模式等对土壤传热规律的影响,并研究了土壤热平衡问题。结果表明:同一半径不同深度处,土壤温度增长幅度随土壤热扩散率的增加而增大;土壤热作用半径随热泵运行时间及入口水温的升高而增加,并逐渐趋于稳定;间歇运行模式下,地埋管附近土壤温度及换热量均呈波动式变化,且当径向距离大于0.3 m时,与连续模式一致;在满足换热量的情况下,流体质量流量不宜过大;系统运行一个周期（360 d）后土壤温度基本可以恢复,且流体入口温度不宜低于40 ℃。     

浅薄含水层水源热泵井群设计方案研究

以某地下水源热泵系统工程为例,依据实测渗水试验及抽水一回灌试验数据,建立研究区地下水流数值模拟模型,分析了该地区适宜的井群布置方式及井间距,并定量研究了该布置方式下对地下水流场的影响,为该地区浅薄含水层地温能资源的开发利用提供技术支撑。结果表明：该类浅薄含水层地温能开发利用井群布置方式中,抽水井布设在地下水流场的下游、回灌井布设在地下水流场的上游更为适宜,合理井间距确定为110m;在适宜井间距条件下,对水位最大影响范围约为6．50km2,温度变幅大于1℃的最大范围约为0．28km2。     

长春市地下水水源热泵技术的应用与讨论

本文介绍了地下水水源热泵的工作原理,结合长春市地下水水文地质条件确定可利用地下水源热泵适宜区域。应用＂比例法＂对适宜地区地下水进行热储量计算,并得出长春市地下水水源热泵供暖潜力冬季可达1600万平方米。讨论目前长春市地下水水源热泵技术推广的现状,面临的问题,并提出如何推广建议。     

岩溶构造对地埋管群换热效率影响数值模拟研究

地埋管是岩体热泵系统与地层直接交换冷热量的部分。岩溶地区含水构造复杂多样,对地埋管群换热储热有明显影响。对27根垂直地埋管群在无岩溶构造、岩溶裂隙构造、岩溶管道构造以及混合岩溶构造4种地质构造类型中的换热过程进行了模拟,并对比了岩体内温度场、埋管出口水温、热泵机组制冷系数(COP)以及单位井深换热量等参数的变化。结果表明:在制冷工况下,不同模型温度场中,岩体中存在岩溶裂隙构造或岩溶管道构造时,地下水流动对岩体热堆积有明显缓解作用;岩溶导水构造与地埋管的距离也是重要影响因素。模型运行到第1个制冷周期末期时,含岩溶裂隙构造岩体和含岩溶管道构造岩体的进出口水温差比混合岩溶构造岩体的分别升高了0.87、4.00 K;无岩溶构造岩体进出口水温差比混合岩溶构造岩体的下降了1.16 K。无岩溶构造岩体、岩溶裂隙构造岩体、岩溶管道构造岩体和混合岩溶构造岩体的COP分别为7.2、7.4、7.8和7.3;单位井深换热量分别为64.1、90.3、130.7和79.1 W/m。研究结果表明,岩溶导水构造明显增强了地埋管群的换热效率,不同的地质构造类型对地埋管换热效率的影响也不一样。      

安阳枫林水郡小区水源热泵热源井的设计与施工

地下水源热泵系统应用中最突出的问题是回灌效率低、地下水资源浪费。分析认为造成回灌效率低的主要原因之一是热源井设计和施工工艺不合理。为此,在安阳枫林水郡小区热源井设计和施工中分别采用了增大桥式过滤管的数量、桥高、滤料粒径和填砾厚度等措施,回灌量明显增加,实现了1抽1回的目标。既解决了回灌效率低、资源浪费的问题,又大幅降低了工程投资和运行成本。     

城市浅层地热能开发地质环境问题研究

本文就浅层地热能开发利用过程中出现的生态环境和地质环境问题从客观因素和人为因素进行了详细的研究,借助土壤温度的测试和地层冷热平衡的监测,分析在地源热泵运行过程中造成的热污染、地下水位下降、地面沉降、地下水质恶化污染等问题。研究认为长期利用地源热泵开发利用系统,如设计不合理或地下水回灌率低,将破坏地层的冷热平衡。北方地区供暖期大于制冷期时,地层温度将逐年下降,N2O和CH4会集中释放,造成生物生长速度缓慢。地下水源热泵运行时,如地下水回灌困难,将导致地下水资源浪费、水位下降等生态环境问题以及路面塌陷、地面沉降等地质环境问题。供暖期、制冷期运行时间差别较大时,将导致地下水温度的变化,直接影响地下水中污染物的降解,间接影响地下水的水质。抽取、回灌地下水的过程会造成空气中的氧气随之溶解于水中,导致地下水质的变化。通过分析浅层地热能开发利用存在的突出问题和影响因素,可为其科学合理开发利用提供科学依据和技术支撑。     

水源热泵系统的水问题研究

水源热泵系统是一种利用地下水与地表温度差的能源利用系统,它即可供热又可制冷,在水源热泵系统的建设和运行过程中,可能存在回灌堵塞、热污染、地面沉降等一系列水问题.为解决水源热泵系统运行过程中可能会出现的问题,通过对水源热泵系统的调查研究,对水源热泵系统运行过程中的有关水问题进行了分析,指出了水源热泵系统运行过程中可能存在...