地下水源热泵系统抽灌井井群优化布置及试验研究——以西安市为例

摘要

地下水源热泵是一种清洁的可再生能源,对实现可持续发展有着重要的意义。建筑耗能在国家总耗能中占有重要的部分,因此加大建筑节能,对我国的可持续发展战略有着重要的意义。地下水源热泵空调技术具有较高的环保意义和经济价值,近年来越来越受到建筑行业的青睐,但是这种空调技术的应用仍然有许多问题需要进行研究以便于更好的推广使用。
　　本文研究异井回灌合理的抽灌比、井群优化布置以及温度场变化对抽灌井的影响是水源热泵空调系统亟待解决的关键技术之一,故对该技术的研究和广泛使用具有重要理论和实际意义。本研究以“西安市水源热泵空调系统抽回灌井试验研究及效果评价”项目为依托,通过现场抽灌试验,采用地下水动力学和优化理论相结合的方法,取得了以下研究成果:
　　1.利用裘布依公式、迭代法、雅各布直线图解法求得了抽水试验和回灌试验的水文地质参数(渗透系数、渗透率等);采用曲度法和最小二乘法相结合求出地下水源热泵抽水井的单井涌水量;采用偏最小二乘法求出地下水源热泵回灌井的单井回灌量;得出了试验区浅层承压含水层地下水源热泵抽灌比。
　　2.通过地下水流方程和地下水传热方程进行假设,简要分析了试验区水热运移特性,概化试验区水文地质条件,建立了二维的地下水-热运移耦合数学模型,为软件模拟提供了理论依据。
　　3.引用FlowHeat1.0软件,模拟了三种不同抽灌方式下,不同井距的抽灌井布置方案,利用matlab中非线性拟合工具箱,拟合出抽灌井距与抽水温度差之间的关系,表明随着抽灌井井距的增加,抽水井温度受热贯通现象的影响越来越弱。通过预测试验区三年温度场的变化情况,最后对比得出该试验区的抽灌井井群最佳布置方案。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及问题提出

1.2研究目的和意义

1.3 水源热泵国内外研究现状

1.4 研究内容、方法与技术路线

第二章 研究区概况

2.1 研究区自然地理概况

2.2 研究区地层及水文地质条件

2.3 研究地下水开发现状

2.4 水源热泵可能引起的环境地质问题及防治对策

2.5本章小结

第三章 地下水-热量运移的模型建立

3.1 地下水热量运移的概念

3.2 地下水热量运移的研究进展模拟软件

3.3 地下水-热量运移的数学模型

3.4 FlowHeat软件介绍

3.5 本章小结

第四章 水源热泵系统介绍及抽灌井试验研究

4.1 水源热泵的概念、原理

4.2 抽灌井的形式

4.3 抽灌井试验介绍

4.4 水文参数计算

4.5 水源热泵单井涌水量和回灌量的计算

4.6 本章小结

第五章 地下水源热泵系统抽灌井井群优化布置

5.1 HST3D-cug模型建立

5.2 HST3D-cug模型模拟结果分析

5.3 抽灌井合理井距研究

5.4 抽灌井优化井群布置选取

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢