适合于成都地区典型砂卵石地质水文条件的地源热泵选型研究

摘要

当今世界，由于经济的高速发展和人民生活水平的大幅度提高，人类对能源的依赖正与日俱增，而目前的主体能源化石能源却正日渐枯竭，从而产生尖锐矛盾。建筑耗能在能源消耗中占了很大一个比例。近年来，随着国家对节能减排以及对建筑节能技术开发与应用的重视，我国的建筑节能正在迅速地发展。地源热泵技术是建筑节能的重要技术之一，地源热泵供热(供冷)系统通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，再由热泵机组向建筑物供热供冷，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供热又可制冷的新型空调系统。成都属夏热冬冷地区，其特有的气候和地质水文条件决定了非常适宜于利用地源热泵空调系统。但所采用的地源热泵系统形式，应根据具体建筑的负荷特点及地下水环境、地质环境、生态环境来确定。目前针对成都地质水文条件下的地源热泵系统宏观选型研究还是空白，基础资料少，无法用于实际工程的选型参考；再者，在不同的地点要采取什么样的热泵形式，在没有全面把握当地地质水文情况和设计点土壤换热能力的情况下，仅依靠临时地质勘察而进行设计，将使得所选择和设计的地源热泵系统不能达到最佳的综合节能效果，甚至使得所选择的地源热泵形式不合理。本文针对地源热泵系统特性，研究成都地区地质水文状况，建立地质水文数据库；并重点研究成都片区砂卵石地质条件的地下换热情况；对在成都9区10县所打的实验井采用ANSYS有限元法进行换热模拟，确定地源热泵形式，从而对在成都片区大规模采用地源热泵技术提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1论文研究的背景

1.2论文研究的意义

1.2.1化石能源产生的社会问题

1.2.2地源热泵技术是建筑节能减排的重要技术

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3地源热泵技术在应用时有待解决的问题

1.3.4成都地源热泵研究和应用现状

1.4论文研究的主要内容和研究方法

1.4.1论文主要研究内容

1.4.2主要研究方法

第2章 地源热泵的形式及特点

2.1地表水源热泵系统

2.1.1闭式地表水源热泵系统

2.1.2开式地表水源热泵系统

2.2地下水源热泵系统

2.2.1同井回灌地下水源热泵系统

2.2.2异井回灌地下水源热泵系统

2.3土壤源热泵系统

2.3.1水平式埋管系统

2.3.2垂直式埋管系统

2.4污水源热泵

2.5小结

第3章 成都片区地质水文数据库的建立

3.1地质数据库资料收集与整理

3.1.1成都片区地质资料的收集与整理

3.1.2成都片区现场打井及所取得的数据资料

3.2成都地质数据库的建立

3.2.1以项目名称进行数据库查询

3.2.2数据库浏览查询功能

3.2.3利用数据库搜索某区县的所有项目资料

3.3小结

第4章 成都砂卵石地区土壤及岩石的换热能力分析模拟与实验

4.1影响岩土换热能力的几个重要因素

4.1.1岩土密度

4.1.2岩土比热容

4.1.3岩土导热系数

4.1.3岩土初始温度

4.1.4摩玛城所在场地岩土热物性参数平均值确定

4.2岩土与地下换热器传热模型简介

4.2.1 V.C.Mei模型

4.2.2 IGSHPA模型

4.2.3 NWWA模型

4.3本文传热模型模拟方法

4.4 ANSYS传热分析

4.4.1热传递方式简介

4.4.2 ANSYS分析模块及分析过程

4.5本文热传导的数学模型及简化

4.6实验井单U型埋管换热器的物理模型及简化

4.7单U型管换热器地下换热ANSYS模型建立与计算

4.7.1模型参数确定

4.7.2二维稳态分析计算

4.7.3三维稳态分析

4.7.4二维瞬态分析

4.8小结

第5章 成都砂卵石地区地源热泵选型方案研究

5.1成都地区砂卵石地质水文状况研究

5.2成都砂卵石地区地源热泵系统选型研究

5.3成都典型砂卵石地区水平和竖直埋管系统经济对比分析

5.4小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

附录