地下水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。分别以石英石、玻璃珠作为多孔介质做对比性试验,通过试验得出:石英石颗粒不均匀,级配不良,颗粒间的咬合力为大肠杆菌的沉积提供了“温床”,进而孔隙水压力呈现先增大后减小再稳定的状态;但玻璃珠颗粒粒径均匀,同时颗粒之间光滑,咬合力小,不利于大肠杆菌的沉积,孔隙水压力呈现陡减的现象。建立大肠杆菌渗透率衰减数学模型,将理论值和室内试验值进行数据拟合,从验证的结果看,所提渗透率衰减模型对预见微生物的迁移和沉积所引起的孔隙率减小是有效的。

水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞迁移沉积特性参数试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英石颗粒内部的内摩擦力有利于大肠杆菌的沉积,流动速度对大肠杆菌引起的微生物堵塞起到关键作用:2)3种(60、80、100 cm)不同长度的试验箱体在流速作用下以100和80 cm为对象,其沉积率提高了57.1%;以80和60 cm为对比对象,其沉积率提高了27.3%;3)大肠杆菌的恢复率与流体速度也成正相关作用,其堵塞原理类似沉积率特性。

“两抽两灌”水源热泵系统应用效果分析及优化布置

为探究丹东市某工程地下水源热泵系统的实际应用效果及布井方式的合理性,采用COMSOL Multiphysics软件,建立三维水热耦合数值模型,对“两抽两灌”水源热泵系统进行为时一年的运行水温监测,并对实际应用中抽灌井的布置方式以及抽灌井间距是否存在含水层“热贯通”问题进行分析,将存在的问题与工程场地条件相结合。结果表明,采用“抽灌井平行布置”时,且抽灌井间距离为55 m时,发生“热贯通”的程度最轻,为丹东市水源热泵规划提供科学设计方法及参考依据。

油田联合站水源热泵能效比软测量方法及节能效果研究

油田联合站水源热泵的应用既有效减少了以天然气为燃料的加热炉碳排放量,又解决了采暖伴热和机泵冷却的问题。但如何能精准方便测量和提高其能效比(COP)值,对水源热泵在油田推广应用有着重大意义。为此,采用BP神经网络对油田在运水源热泵的COP进行建模,测得与实际运行参数平均相对误差均小于1%,证明这种基于BP神经网络建模的水源热泵COP值软测量方法是可行的;另外,通过仿真模型分析,提出将水源热泵间接式单蒸发工艺改进为直进式双蒸发工艺,水源热泵COP值由3.6~4.2提高到4.5~4.8,年节约电耗174.1×104 kWh。研究结果对油田水源热泵的推广应用和系统节能降耗起到了积极作用。

PVT系统耦合海水源热泵性能分析

针对水产养殖中的控温需求,构建了PVT (Photovoltaic Thermal,光伏光热综合利用技术)系统与海水源热泵耦合系统。以128.78 m^(3)不规则八边形养殖水池为需求对象,通过热负荷计算、设备选型、经济性分析和投资回收期考虑,验证了PVT系统与海水源热泵耦合系统的可行性。经济性分析表明,与传统的单一PVT集热系统辅助电加热系统相比较,该耦合系统仅需0.35 a即可实现动态投资回收。这证明了PVT系统与海水源热泵耦合系统在经济方面具有显著优势。不仅如此,还不断创新,提供了可持续性解决方案,经济性显著,也积极影响环境保护,具备较高的推广价值。研究对未来探索PVT系统与海水源热泵耦合应用具有重要的借鉴价值。

应用埋式毛细管网换热器的海水源热泵系统适用性研究

海水源热泵系统面临着生物附着、管道腐蚀、严寒天气换热器结冰等问题,影响其性能系数。将材质为PP-R的毛细管网换热器埋置于海床砂土中的海水源热泵系统能够有效避免以上问题。基于能耗模拟数据,对比了海水源热泵系统、空气源热泵系统和冷水机组+燃气锅炉系统的经济性和环保性。结果显示,应用埋式毛细管网换热器的海水源热泵系统的经济效益和环保效益均为最优。系统运行20年,海水源热泵系统的全寿命周期成本为459.5万元,最小年费用为46.8万元,建筑生命周期内其单位面积的碳排放量比空气源热泵系统低10%,比冷水机组+燃气锅炉系统低21%。本研究使消费者对该热泵系统有了更深的了解,为推广此应用提供数据支撑。

太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统特性分析

为解决河北农村建筑清洁供暖问题和太阳能利用具有不稳定性问题,设计了太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统进行实验研究。实验结果表明,冬季典型日系统发电量为4.453kWh,制热系数COP平均值3.41;夏季典型日系统发电量为5.945kWh,制冷系数EER平均值3.2;将发电量用于系统运行,制热系数COP为4.22,制冷系数EER为4.19,分别提高了23.75%和30.12%;夏季单纯PV/T太阳能电池发电量5.537kWh,本系统的发电量提高了7.37%。该系统经济效益高,运行稳定,是一种实现河北农村清洁供暖有效途径。

变流量水源热泵系统频率与阀开度联合调控策略

为提高变流量水源热泵系统在实际应用过程中的运行性能,分别进行恒定压缩机频率变膨胀阀开度和恒定阀开度变频率实验,提出一种频率-阀开度联合调控的策略并进行协同控制实验,研究该策略对于水源热泵系统性能的影响,并与仅使用电子膨胀阀或压缩机频率调控进行对比。结果显示:较低频率下电子膨胀阀的调节区间减小,适当增加冷冻水温度可以扩大其调控范围,最高制热量和最优性能系数C_(OP)对应的阀开度相同;频率为45—55 Hz时,调控区间较小,改变冷冻水进水温度对频率的调节特性影响不大,制热量随着频率的升高而升高,C_(OP)随着频率的升高而降低,可根据用户的不同需求选择较优的频率值;频率-阀开度的联合调控策略使系统在2个工况下的最高C_(OP)比仅使用阀开度调节提高了10%和9.9%,比使用频率调节提高了6.5%和7.6%。

基于数据拟合的江水源热泵系统能效模型研究

采用数据拟合建立了制热工况下江水源热泵机组基础性能系数模型,在此基础上考虑蒸发器和冷凝器侧水温、水量对机组性能的影响,拟合得到变工况下江水源热泵机组制热能效模型;同时基于水泵“最小二乘法”拟合公式,建立了江水取水侧和用户侧水泵能耗模型。依托于重庆市某区域复合供能系统项目实测数据,机组能效模型误差为-5.84%~13.65%,输配系统能耗模型误差为-5.94%~9.99%,说明模型具有较高精确度,在0.2≤ε≤1.0,46℃≤t c,o≤54℃,5℃≤t e,i≤10℃,0.6≤n c≤1.2,0.6≤n e≤1.0范围内能够用于变工况下热泵机组和水泵能耗的有效预测。

气温对湖水源热泵性能影响的理论分析

气温对湖水源热泵性能影响较大。通过建立湖水热平衡模型,得到了湖水温度与气温的关系,计算了建筑冷负荷及湖水源热泵的性能系数。以南京某工程为例,进行了模拟计算,结果显示:由于气温影响,夏季湖水温度比气温低3~8℃,湖水源热泵的取水温度在32℃以下,夏季气温的升高引起湖水温度、建筑负荷及湖水源热泵机组能耗的增大,从而导致湖水源热泵性能系数(COP)的下降,夏季湖水源热泵COP值保持在3.8~6.6之间;冬季湖水温度比气温高3~8℃,湖水源热泵的取水温度基本保持在5℃以上,能够保证湖水源热泵的正常运行,湖水源热泵COP值上升速度随着气温的升高由小变大,保持在3.5~5.8之间。

基于LCA的城镇污水处理厂水源热泵能源回收的环境影响研究

水源热泵可以利用污水中蕴含的热能进行加热或制冷,从而节约大量传统能源的消耗,降低二氧化碳等温室气体的排放。生命周期评价方法(LCA)可对污水处理厂水源热泵能源回收系统进行有效的环境评价。利用GaBi9.2软件对吉林省延边朝鲜族自治州延吉市污水处理厂提标改造前后的环境影响进行对比,并对水源热泵能源回收系统所带来的环境效益进行综合评价。当模拟10%~60%的污水回用到水源热泵时,结果显示除了富营养化(EP)以外的所有环境指标均出现减少情况;温室效应(GWP)指标显示,当利用率为40%~50%时可达到碳中和,当50%~60%时可以产生额外的碳收益。

废弃矿井水源热泵抽灌井布置及参数敏感度的研究

废弃矿井中储存着丰富的地热资源。文章以采空区矿井水为研究对象,为保证采暖季抽水温度的稳定,对废弃矿井水源热泵抽灌井布置及参数敏感度进行了研究。首先,基于达西定律及多孔介质传热理论,建立了废弃矿井水源热泵抽灌井的多物理场耦合的二维数值计算模型;其次,基于理论模型进行计算分析,模拟了14种不同抽灌井布置形式下的抽水温度变化,并根据“热贯通”发生程度,选取最为合理的抽灌井布置方案;最后,根据选取的抽灌井布置方案,研究了不同回灌温度、抽灌流量、井间距、水力坡度、含水层厚度、孔隙率等因素对抽水温度的影响。分析结果表明:三角4的布井方式在系统运行末期抽水温度仅下降了0.148 K,“热贯通”发生程度最小,布井方式最合理;含水层“热贯通”的现象对抽灌流量、井间距、水力坡度、含水层厚度等参数变化较为敏感,而对回灌温度及孔隙率的敏感度较小。

水源热泵系统对安阳市区浅层地下水环境的影响研究

水源热泵系统的开发利用与地下水环境息息相关。为了给研究区水源热泵项目的进一步开发和利用提供参考,从地下水动力场、地下水温度场、地下水化学场3个方面探讨了水源热泵系统对地下水环境的影响。其中,地下水水位逐年升高且降落漏斗范围缩小,水源热泵系统对研究区地下水动力场没有影响;地下水温度整体稳定,局部地热单供暖区水温有下降趋势,回灌水温差对研究区地下水温度场有局部影响;该系统导致地下水蒸发作用强烈,Cl^(-)和SO_(4)^(2-)含量不断增大,水化学类型由HCO_(3)-Ca·Mg转变为HCO_(3)·Cl·(SO_(4))-Ca·Mg。研究表明,定期监测地下水指标与合理设置地热开采量,可显著降低水源热泵系统对地下水环境的不利影响,促进水源热泵系统的推广应用和可持续发展。

双碳目标下矿井水源热泵供暖的经济性分析

水源热泵技术作为一项成熟的节能空调技术,近年来在国内应用广泛。主要讨论水源热泵系统在矿区应用的可行性,介绍以矿井水作为水源热泵系统的热源,为矿区建筑物供暖的原理,并以某寒冷地区矿区建筑为例进行节能效果分析。通过与传统燃煤锅炉供暖方案进行对比,验证了矿井水源热泵供热的经济效益。

寒冷地区海水源热泵防冻液对输送能耗的影响

寒冷地区采用海水源热泵冬季供热需在中介水中加入防冻液以防止海水温度较低,但由于防冻液的理化性质有一定差异,这会对系统的输送能耗产生影响。通过建立系统输送能耗与防冻液物性参数的数学计算模型,并以系统制热量为约束条件,计算分析30%丙三醇溶液、20%乙二醇溶液、13.6%氯化钠溶液、14.7%氯化钙溶液对系统输送能耗的影响。研究结果表明,当系统制热量一定时,与水相比,丙三醇溶液输送能耗增加35%~40%,而乙二醇溶液、氯化钠溶液及氯化钙溶液输送能耗均有一定程度的降低,可知部分防冻液具有减小管路阻力的作用。以青岛某海水源热泵系统为例,对添加防冻液后的水泵能耗进行跟踪分析。

含水层厚度对地下水源热泵抽灌井设计间距的影响

通过建立地下含水层水—热耦合数学模型,模拟分析不同含水层厚度下抽水井的温度变化,结合温度变化曲线,讨论了地下水源热泵抽灌井设计间距问题。结果表明,保持抽灌井间距不变,含水层厚度的增加可以减弱热贯通的影响;同一含水层厚度,可能在某一范围内改变抽灌井间距,热贯通程度变化不大;随着含水层厚度的增加,抽灌井设计间距总体呈现递减的趋势。

地下水源热泵系统水源侧运行分析及改进

地下水源热泵系统在实际工程中运行良好,可以有效降低建筑空调、供暖系统碳排放量。为掌握地下水源热泵在实际中的运行状况,选取某公共建筑地下水源热泵项目为研究对象,介绍了该项目历史运行情况,重点分析了水源侧在实际应用中出现压力升高、循环水低流量、地下水回灌不畅问题时如何解决,指出了问题产生的原因并提出了相应的改进措施。结果表明,在既有条件下,换季期间要注重水源侧维护保养,水源侧合适的流量、压力、回灌率是系统正常运行的前提,同时要定期监测地下水温、水质,确保系统高效运行。研究结果对从事此方面工作的人员具有一定的参考价值。

某水源热泵系统优化方案分析探讨

节能环保是建筑领域相关工作者们非常关注的问题,由于水源热泵技术具备节能、环保、经济、高效等诸多优势,符合我国发展的节能环保要求,因此水源热泵技术应运而生。该技术对水资源加以利用,从而实现为建筑物提供热能、热水的目的,虽然水源热泵技术具有非常显著的优势,有一定发展前景,但是,水源热泵技术的应用过程中仍不可避免存在一些技术性问题。本文从某地表水源热泵系统的运行原理分析,提出该系统运行存在的缺陷,以及目前投入使用过程中出现的维保疑难问题,针对存在的问题提出了后续改善处理的方案建议,探讨优化方案可行性及处理成本,确定该系统目前可改进方向思路。

太阳能集热器与水源热泵联合系统供热性能的仿真研究

提出了双热源热泵供热系统、太阳能与水源热泵串联供热系统、太阳能与水源热泵并联供热系统,并建立了3种联合供热系统的仿真模型。在不同太阳辐射强度和水源温度下,对3种系统的供热性能进行了模拟分析,并绘制了3种系统的最佳运行区间图。结果表明,当太阳辐射强度和水源温度较低时,双热源热泵系统有最佳供热性能;当太阳辐射强度和水源温度较高时,并联系统供热性能最好;当太阳辐射强度和水源温度在前两种系统最佳工作条件之间时,串联系统有最好的供热性能。

基于水源热泵技术的新型空调供暖系统在医疗建筑中的设计及应用

基于目前医院用热成本偏高、余热未利用的能耗现状和国家“双碳”目标,设计一种医院绿色高效的空调供暖系统,即高效储能的水源热泵供热系统,并应用于某中医院的建设中。系统内容包含余热回收热水管网汇集热量和谷电时段储能水箱储热能。该系统可高效替代目前常用的热空调系统,同时实现节能降碳和降本增效。基于峰谷电价,可实现多用谷电,少用峰电。