水源热泵井群布置对地下水流场和温度场的影响分析

作     者：娄雯 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王岳人

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：井间距 布置模式 水力坡度 水流场 温度场 

摘      要：地下水源热泵在运行过程中,地下水渗流场受到井距、热对流、布置模式、地下水力坡度等因素的影响,导致地下水流场和温度场将发生变化,重者会发生“热贯通现象,造成地下水源热泵系统低效运行[1]。由于地下水天然水力坡度、抽灌井间距大小和抽灌井布置方式直接影响了“热贯通的发生时间和系统的运行效率[2]。因此本次主要研究了该三个影响因素对地下水流场和温度场的影响程度。本文以沈阳铁西区的住宅小区为例,由于住宅小区通常采用冬季采暖,其他三个季节停休的状态,因此在该种情况下地下水流场和温度场受到的影响更为明显。我们在地下水——热运移的理论基础上,建立三维数值模型,通过Flow Heatl.0软件对其进行数值模拟,继而分析抽灌井井距、布置模式及水力坡度对抽灌井四周的地下温度场和水流场的影响状况。为避免热贯通现象的产生,和提升系统运行效率提供可靠的理论依据。首先,不考虑地下水天然水力坡度的影响,借用Flow Heatl.0软件模拟沈阳市铁西区,在冬季抽灌井井距为20m、30m、40m、50m、60m、70m六种情况下抽灌井周围地下水流场和温度场的变化情况。结果表明:抽灌井井距越大,热贯通发生的时间越长,程度越轻。接着,依然在不考虑地下水天然水力坡度的情况下,模拟了在抽灌井距分别为30m,40m,50m的情况下,采用插排式、点横式、十字式三种不同布置模式,对抽灌井周围地下温度场和水流场的影响。结果表明:该插排的布置方式为地下水源热泵空调系统抽灌井井群布置的最佳布置模式。然后,选择在抽灌井距为30m,布置模式为插排式,研究了天然水力坡度分别是1‰、2‰、3‰、4‰的四种情况下,对地下温度场和水流场的影响。结果表明:水力坡度越大,抽灌井影响范围越小,抽水井抽水温度越大,越有利于抽水过程的进行。最后,选择抽灌井距为40m、50m的情况下,研究天然水力坡度对抽灌井距的影响,结果表明:抽灌井距越大,水力坡度对地下温度场的影响效果越明显,抽水井抽水温度的变化值越大。