本文選題：填礫同井 + 抽回水溫差　； 參考：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召,人們愈發(fā)關(guān)注如何將儲存于空氣、地表或地下水等中的可再生能源加以利用。地下水源熱泵就是一種節(jié)能且高效的地能采集措施。地下水源熱泵系統(tǒng)是以地下水作為低位冷熱源向建筑物內(nèi)提供供暖和制冷的一種熱泵運(yùn)用技術(shù)。按其回灌形式的不同,主要分為:異井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)和同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)。而同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)就目前而言,主要有三種不同的應(yīng)用形式,其分別為:填礫同井回灌、抽灌同井及循環(huán)單井,它們的抽水和回灌均能在同一口井內(nèi)完成。本文主要研究了填礫同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行特性及換熱性能,其中研究內(nèi)容及成果如下:1、開展了填礫同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗(yàn)研究工作�，F(xiàn)場試驗(yàn)研究表明:(1)填礫同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)的單井換熱量較其它種類的地源熱泵系統(tǒng)高,測試井的單位時(shí)間有效換熱量為23.3kJ/s,而地埋管系統(tǒng)的單位時(shí)間有效換熱量為4~7.5 kJ/s。且其能效比高,本次現(xiàn)場測試熱源井的能效比最高為6.8,最低為4.35,屬于一級能效,而地埋管系統(tǒng)的能效比一般為4~5.2;(2)隨抽水流量的增加,測試熱源井的換熱量相應(yīng)增加,其增加的量和地下涌水量的大小相關(guān)。本次試驗(yàn),抽水流量由8m3/h增加到14m3/h時(shí),換熱量增加2.8kJ/s,地下涌水量增大1.5m3/h;(3)關(guān)于熱貫通,由于本次測試對象為相對貧水地質(zhì)條件下的工程井,試驗(yàn)研究過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)抽水流量在8m3/h時(shí),換熱器進(jìn)出口溫差穩(wěn)定,此時(shí)未發(fā)現(xiàn)熱貫通現(xiàn)象,抽水流量由8m3/h增大到14m3/h時(shí),測試熱源井開始出現(xiàn)熱貫通,抽水平均溫度由17.9℃上升到23.2℃,抽回水溫差由2.5℃下降到1.6℃,熱貫通由3.9%增大到77.1%;(4)關(guān)于熱源井成本,地埋管系統(tǒng)的單位井深成本為90~110元/m(其中井深為100m,井孔直徑為150mm),填礫同井回灌系統(tǒng)為800元/m(其中井深38m,井孔直徑1500mm);地埋管單井換熱量為4~7.5kJ/s,填礫同井回灌系統(tǒng)大于等于23.3kJ/s,因此在相同的負(fù)荷條件下熱源井初投資相對地埋管節(jié)約11~42%;(5)關(guān)于水質(zhì)污染,雖然本次現(xiàn)場試驗(yàn)由于受試驗(yàn)條件所限,未做熱源井水質(zhì)檢測,但根據(jù)原廠家提供的北京某填礫同井回灌工程經(jīng)過2001年至2012年的運(yùn)行后,提供的水質(zhì)檢查報(bào)告可知,除水溫發(fā)生變化之外,其余29項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均沒有發(fā)生明顯的變化。2、根據(jù)熱源井的成井情況和建造工藝,建立了填礫同井回灌地下水源熱泵系統(tǒng)的地下水換熱及流動的數(shù)學(xué)模型。(1)通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)驗(yàn)證所建數(shù)學(xué)模型的正確性,模擬的抽水平均溫度與實(shí)測溫度值誤差小于1℃,誤差范圍小于5%;(2)通過驗(yàn)證后的數(shù)學(xué)模型,改變其抽水流量。得到測試熱源井的最佳抽水流量為4~8m3/h,此時(shí)抽回水溫差為2.5~5℃,該熱源井的抽水溫度不僅為地下水原始溫度(17.8℃),且不會引起熱貫通現(xiàn)象(熱貫通≤3.9%);(3)地下涌水量與含水層滲透系數(shù)比(水平滲透系數(shù)/豎直滲透系數(shù))成正比。當(dāng)滲透系數(shù)比由1增大到10時(shí),地下涌水量增大,致使平均抽水溫度降低1.1℃。因此熱源井宜盡量選擇滲透系數(shù)比大的區(qū)域,或在礫石回填區(qū)中設(shè)置水平隔板用以減小豎直滲透系數(shù);(4)熱源井的取熱潛力與含水層的容積比熱容成正比。當(dāng)容積比熱容由20003kJ/m?℃變到30003kJ/m?℃時(shí),平均抽水溫度降低0.8℃,熱源井的取熱潛力加大。因此熱源井應(yīng)盡量選擇含水層容積比熱容大的地帶;(5)地下水的熱彌散度與熱源井的熱影響范圍有關(guān)。當(dāng)?shù)叵滤疅釓浬⒍扔?m變成3m時(shí),平均抽水溫度降低0.4℃,熱影響范圍增大,熱源井取熱能力同時(shí)加大。因此熱源井抽水口應(yīng)設(shè)置于地下水流速大的區(qū)域。
[Abstract]:Groundwater source heat pump system is a kind of energy - saving and high - efficiency energy - saving water source heat pump system . The results are as follows : ( 1 ) The efficiency ratio of underground water source heat pump system is higher than that of other kinds of underground water source heat pump system . A mathematical model of groundwater heat transfer and flow of groundwater source heat pump system is established based on the test data .

【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU83

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本文編號：1884173