同井回灌地下水源热泵热力特性分析

同井回灌地下水源热泵抽水和回灌在含水层同一径向位置不同深度处同时发生,增加了热贯通的可能性,其热力特性分析尤为重要.文章首次建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵冬季运行地下水换热数学模型,并针对典型的细沙含水层进行了数值求解.经过一个冬季的制热运行,抽水平均温度降低了3.6℃.由于对流和热弥散的存在,同井回灌地下水源热泵热影响范围达到了74 m.因此对于地下水初始温度在13℃以上的地区,同井回灌地下水源热泵是适宜的,较大的热影响范围也使得单口抽灌同井具有承担大负荷的能力.

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计,含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力,显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说,渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层,更应该关注抽水和回灌不能对含水层渗透系数产生影响．

同井回灌地下水源热泵地下水渗流理论研究

建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵抽水和回灌引发的地下水渗流数学模型;利用叠加原理推导了同井回灌地下水源热泵地下水渗流的理论解。通过分析理论解,从中得出稳态降深方程、稳态渗流速度方程、准稳态时间方程和理想井间距方程。定流量同井回灌地下水源热泵引发的地下水渗流能在很短的时间内达到稳态,并且理想井间距仅是含水层厚度和渗透系数比的函数。对于完整型的观测井不论位置如何,其平均降深均为0。

北京某同井回灌地下水地源热泵工程现场试验研究

比较了抽灌同井与单井循环系统的异同点。给出了北京某同井回灌地下水地源热泵工程近一年的现场试验数据,包括进出口水温、地下水流量、测井温度。研究表明,地下水流量的选取是同井回灌地下水地源热泵节能的关键。将热贯通分为瞬变热贯通和缓变热贯通,抽灌同井运行过程中的缓变热贯通不明显,应注意瞬变热贯通。对于冬夏均运行的抽灌同井,季节性蓄能是热泵热源的重要组成部分。

井参数对同井回灌地下水源热泵的影响

分析了细沙含水层中井半径和井结构参数对同井回灌地下水源热泵(GWHPPRSW)抽水、回灌和换热的影响。通过分析发现,增大井半径可以减小抽水和回灌的压力,但对井的出水温度基本没有影响;减小抽回水过滤器间距对抽水和回灌压力的降低效果不明显,缩短抽水过滤器长度将显著增加抽水压力,缩短回水过滤器长度将导致回灌压力增大。减小抽回水过滤器间距,抽水过滤器和回水过滤器长度都会使井的出水温度降低;并且这种影响随着其自身长度的缩短更为显著。抽回水过滤器间距变化对于井的出水温度的影响最为显著,其次是回水过滤器长度变化。因此,在抽水和回灌允许的条件下应尽量增大抽回水过滤器间距,采用更大回水过滤器长度。

热弥散对同井回灌地下水源热泵的影响

综述了多孔介质和含水层蓄能中常用的热弥散模型,把热弥散模型归结为两类:速度一次方模型和含水层滞止导热系数倍数模型。对同井回灌地下水源热泵(GWHPPRSW)引起的地下水的换热,针对这两类模型进行了数值求解。随着热弥散的加强,抽水温度降加大。含水层中某些地方,温度降随着热弥散的增加而减小,且变化幅值较大。含水层热影响范围随着热弥散的加强而加大。速度一次方模型的计算结果较含水层滞止导热系数倍数模型的计算结果的抽水温度降大,热影响范围小。

井结构参数对同井回灌地下水源热泵的影响

建立单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵地下水换热数学模型，并模拟分析含水层厚度、抽灌段滤管长度及其间距等井结构参数对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响。

同井回灌循环水方法在中央地温空调中的应用

文章分析了既环保又节能地利用地下水中热(冷)资源的有效途径,提出了同井回灌循环水方法的新思路,使砂土、粉土地层中地下水在中央地温空调中的应用实现突破,并成功地投入使用。同时与异井回灌方法进行了比较,提出了同井回灌法的优越性。

地下水地源热泵回灌分析

推导了地下水地源热泵地下水渗流理论降深解,分析了无堵塞和考虑堵塞时地下水地源热泵异井回灌和同井回灌状况。无堵塞各向异性均质含水层中地下水地源热泵的灌压随着水平渗透系数的减小而急剧增加,渗透系数大小是回灌难易程度的决定因素。抽灌同井抗堵塞能力优于完整井和非完整井。水井堵塞显著增加地下水地源热泵的灌压,回扬对于减小系统灌压大有益处,尤其是对于回灌困难的系统。无论有无堵塞,对于同一含水层如果采用传统的异井回灌地下水地源热泵,从回灌效果来说均应优先考虑采用完整井的地下水地源热泵。

多流场耦合的单井循环换热地能采集井物理场分析

作为同井回灌水源热泵的一种形式,单井循环换热地能采集井非达西效应时渗流场的研究对高效地利用浅层地热能亦具有重要意义。建立Stokes-Forchheimer-Darcy流多流场耦合的流场-温度场数学模型,利用该模型分析算例的物理场,包括温度场及水动力场时空变化规律、出水温度随时间的变化规律。其结果为今后进一步研究单井循环换热地能采集井奠定理论基础,也为有效利用单井循环换热地能采集系统提供科学依据。说明开发利用同井回灌水源热泵对于节约能源、降低碳排放、提高同井回灌水源热泵的工作效率具有重要价值。

复合井在地下水源热泵工程中应用的试验研究

为研究复合井结构对回灌量的影响及复合井在地下水源热泵工程中的适用性,以沈阳市第一城A组团工程为实例,采用复合井结构的同井回灌形式进行现场试验,并对试验结果进行对比分析。由分析结果可以看出,复合井结构不同,其抽水量和回灌量也不同,复合井基本上可以满足项目用水量要求。由于采用复合井结构,解决了由于按照常规井布设空间不足的问题,但要根据具体地区含水层结构特点来进行,该工程已运行两个供暖期,运行正常。

河南润恒节能技术开发有限公司 浅层地(热)能同井转换技术及装置

目前,地源热泵利用地热能换热系统的常用类型为多井回灌系统和地埋管系统。据不完全统计,目前国内已有近万个水源热泵项目,最大单项工程供暖供热面积达到60万平方米。存实际工程应用中,多井回灌系统更节能,但是打井数量多,大多为一出两回或者一出三同的方式,此方式布井难度大,占地面积大,无法大面积推广;中原地区为黄淮冲积平原,含水层岩性主要是粉砂、细砂,地层渗透系数小,回水困难。