地下水源熱泵系統(tǒng)井群優(yōu)化與機組性能實驗研究.pdf

1、人類進入21世紀,全世界范圍內比以往任何時候都要關注能源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展之間的關系。要實現可持續(xù)發(fā)展,必須盡可能地利用清潔的可再生能源,提高能耗的使用率。建筑能耗在國家的總能耗中占有重要的部分,發(fā)達國家的建筑能耗一般占總能耗的30％~40%,我國占26.7%。因此加大建筑節(jié)能,對我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要的意義。地下水源熱泵空調技術利用全年溫度比較恒定的地下水作為冷熱源,運行時機組效率較之其他空調系統(tǒng)較高,而且它可將多余的冷或熱排放

2、到土壤里,不會對大氣造成熱污染,有較高的環(huán)保價值和經濟價值,但是這種系統(tǒng)仍然需要解決一些問題以便于其推廣。
　　本課題研究的主要目的在于優(yōu)化地下水源熱泵的井群系統(tǒng)以及通過實驗研究不同的運行機制對于地下水源熱泵性能的影響。井群如何布置是地下水源熱泵系統(tǒng)推廣應用的關鍵問題之一,決定井群布置的理論基礎是含水層水—熱遷移規(guī)律。本文首先全面總結了含水層水—熱遷移的模擬模型,概述了不同模型及不同的數值方法在環(huán)境、地質、暖通等領域的應用;在此基

3、礎之上,通過數值模擬試驗,尋求井出口流速(流量)和井間距離對熱貫通量的影響,優(yōu)化井群分布;最后通過熱泵性能試驗,分析了井水進口溫度和進出口溫差對熱泵性能的影響。本文通過對地下水源熱泵系統(tǒng)的地下井群分布優(yōu)化研究和地面機組性能的分析,為地下水源熱泵空調系統(tǒng)的設計、施工與運行管理提供決策依據。
　　本文的研究內容主要有以下幾個方面:
　　1.全面總結概述了地下水-熱遷移模型和數值方法在環(huán)境、地質、暖通等領域的研究進展,通過分析使其

4、成為本文研究所采用研究手段的理論基礎。并且提出了通過放射性示蹤這種工程試驗方法研究地下水-熱遷移的可行性。
　　2.提出了解耦分析井間熱貫通的兩步分析法。分析含水層的熱遷移主要包括:(1)通過固相的熱傳導;(2)通過液相的熱傳導;(3)通過液相的熱對流三個方面,通過分析含水層水-熱遷移模型,得出液相的熱對流即水遷移才是帶來熱遷移的主要原因,鑒于此,提出了兩步分析法。首先,通過含水層的熱擴散模型預測最小影響半徑;然后,基于在穩(wěn)態(tài)、不

5、可壓流場中流線和跡線重合,提出分析井間熱貫通量的流線分析法,確定井群之間的熱貫通程度。
　　3.根據文獻[72]所提供的地質條件,數值模擬了不同進出口溫差下兩井間的最小影響半徑;通過模擬流線圖,驗證了在所求最小影響半徑內的確不存在任何的熱貫通;通過進一步模擬得出結論:在井距不變的情況下,熱貫通量會隨著抽回溫差的增大而下降;在抽回溫差相同的情況下,熱貫通量隨著井距的減小而遞增;同時得出了在同一進水溫差下,井距和熱貫通量關系的二次擬合