一個(gè)高效節(jié)能環(huán)保的地下水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與地下土壤的熱滲換熱的研究密不可分。目前在國(guó)內(nèi)關(guān)于抽灌井區(qū)的溫度場(chǎng)模擬方面還處于起步階段,在研究熱貫通發(fā)生時(shí)間及其影響因素之間的關(guān)系方面還很少。因此,為有效利用地下熱能資源,本文結(jié)合地下水源熱泵取注水情況,研究不同地質(zhì)條件下含水層的滲流換熱特性,討論地下水源熱泵系統(tǒng)的建設(shè)和優(yōu)化。本文通過(guò)構(gòu)建地下水滲流數(shù)學(xué)模型和熱量運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型,分析抽灌流動(dòng)下含水層多孔介質(zhì)特性對(duì)地下水取水換熱特性的影響�；贑OMSOL軟件模擬不同情況下含水層溫度場(chǎng)的分布情況,并探討地下水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行模式的作用效果,并提出和驗(yàn)證了“大溫差小流量”運(yùn)行管理模式能夠明顯提高系統(tǒng)的取水換熱能力。不同滲透系數(shù)的砂土介質(zhì)對(duì)含水層滲流換熱能力影響較大。滲透系數(shù)大于20m/d的砂土的不同滲透系數(shù)值對(duì)滲流換熱影響十分明顯。尤其當(dāng)水力坡度較大時(shí),不同滲透系數(shù)的砂土對(duì)滲流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響較大。因此,在實(shí)際勘察中,對(duì)于粒徑較大砂土,需要具體測(cè)定其滲透系數(shù)大小以評(píng)價(jià)含水層的滲流換熱能力。而對(duì)于滲透系數(shù)小于5m/s的砂土,如細(xì)砂或粒徑更小的砂土類(lèi)型,可通過(guò)查閱資料并取該類(lèi)型砂土滲透系數(shù)的平均值來(lái)... 

【文章來(lái)源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

地源熱泵系統(tǒng)分類(lèi)及特點(diǎn)Fig.1.1ClassificationandcharacteristicsofGroundWaterHeatPumpSystem

第1章緒論7于地下水充足地區(qū)。地表淺層的地下熱能來(lái)自于深層地?zé)嵋约拔樟颂?yáng)輻射的熱量。一般含水層深度在20米至300米之間，常年能夠保持恒定溫度。在夏季時(shí)，通過(guò)水泵從含水層中抽取低于夏季室外空氣溫度的水，在冬季時(shí)抽取高于室外空氣溫度的水，并通過(guò)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行換熱。如圖1.2所示為地下水源熱泵工作原理示意圖。圖1.2地下水源熱泵工作原理示意圖Fig.2.2WorkingprinciplediagramofGroundWaterHeatPumpSystem地下水源熱泵系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)中，很多項(xiàng)目在長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)由于地質(zhì)條件原因，出現(xiàn)無(wú)法正常回灌的問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常穩(wěn)定運(yùn)行，維修成本及運(yùn)營(yíng)管理成本較高。因此，如果沒(méi)有全面的技術(shù)性指導(dǎo)，項(xiàng)目長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到很大影響。地下水源熱泵技術(shù)近些年受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注，但研究方向大多集中在系統(tǒng)運(yùn)行的能耗和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性方面，而該技術(shù)是一個(gè)需要跨學(xué)科的內(nèi)容，不僅涉及到地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容，地下水流的流動(dòng)與熱量的運(yùn)移也是該技術(shù)的重要一部分。地下水是否能完全回灌，與該地區(qū)含水層多孔介質(zhì)滲流能力有主要關(guān)系。在同一地下含水層中，若不同空間位置的溫度存在差異，如果在溫度較高的趨于進(jìn)行熱水開(kāi)采，或在溫度較低的區(qū)域進(jìn)行冷水回灌，或兩者同時(shí)進(jìn)行，將會(huì)導(dǎo)致冷水封面以一定的速度向熱水區(qū)域運(yùn)移。在地下含水層的采能中，當(dāng)冷/熱封面到達(dá)開(kāi)采井時(shí)，將會(huì)引起開(kāi)采井溫度下降/升高，即發(fā)生了熱貫通現(xiàn)象。在滲流能力較好的地區(qū)開(kāi)發(fā)地下水源熱泵，通常能按照設(shè)計(jì)要求完成百分百的回灌，并且能夠有效減少出現(xiàn)熱貫通的問(wèn)題，使系統(tǒng)能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定高效的運(yùn)行。地下水源熱泵系統(tǒng)在采能和蓄能的過(guò)程中，抽水井的抽水溫度在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)受到回灌井水不同程度的熱貫通現(xiàn)象，進(jìn)而不同程度地影響熱泵系統(tǒng)

第1章緒論81.2地下水源熱泵系統(tǒng)及其發(fā)展本文以下所指系統(tǒng)均表示地下水源熱泵系統(tǒng)。在多年的實(shí)踐和研究過(guò)程中，探索出不同形式的系統(tǒng)類(lèi)型。地下水源熱泵系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)建設(shè)主要受地形地質(zhì)因素影響，在建設(shè)的初期，隨著工業(yè)的發(fā)展該技術(shù)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。傳統(tǒng)的地下水源熱泵系統(tǒng)大多考慮地下水取水和熱量交換的實(shí)現(xiàn)，通常忽略環(huán)境污染和可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，經(jīng)多年開(kāi)發(fā)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)技術(shù)研究的發(fā)展，地下水取水系統(tǒng)也向著更節(jié)能環(huán)保高效的方向進(jìn)步。1.2.1地下水源熱泵系統(tǒng)1.2.1.1系統(tǒng)的分類(lèi)及組成地下水源熱泵系統(tǒng)在長(zhǎng)期的開(kāi)發(fā)建設(shè)中分支為多種類(lèi)型，在最早開(kāi)發(fā)時(shí)，大多關(guān)注系統(tǒng)的取水功能，忽略系統(tǒng)的回灌的影響。隨著開(kāi)發(fā)建設(shè)，地下水源熱泵系統(tǒng)分為了多種不同的類(lèi)型。地下水源熱泵系統(tǒng)可按含水層的水回路和回灌方式分類(lèi)，具體如圖1.3所示。圖1.3地下水源熱泵系統(tǒng)的分類(lèi)Fig.1.3ClassificationofGroundWaterHeatPumpSystem按照回灌方式分類(lèi)可分為單井系統(tǒng)和雙井系統(tǒng)。如圖1.4所示，其中，地表回灌和同井抽灌方式均屬于單井系統(tǒng)，異井回灌為雙井系統(tǒng)。雙井系統(tǒng)即指代分為抽水井和回灌井的系統(tǒng)，并非特指井的數(shù)量。a）地表回灌；b）同井回灌；c）異井回灌圖1.4地下水源熱泵按回灌方式分類(lèi)示意圖Fig.1.4Schematicdiagramofclassificationbyrechargemode

【參考文獻(xiàn)】：
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