安阳市某地下水源热泵系统地下水-热耦合数值模拟及其应用

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:youyoudl
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与地埋管热泵系统相比,水源热泵系统具有换热强度高、占地面积小、建设运行费用低等优势;与地表水相比,地下水温度受季节变化影响小,相对比较稳定,使得热泵机组运行效率更高,更加稳定可靠,所以地下水源热泵系统得到了大力的推广和应用。虽然地下水源热泵系统具有运行稳定可靠、节能环保等多方面优点,但是地下水源热泵在实际应用中仍面临着一些地下工程问题,缺乏系统的地下水环境影响评价。因此,研究地下水源热泵系统运行过程中对地下水环境产生的影响及其演化规律,对于热泵系统的优化设计以及环境效益、经济效益的提高具有指导意义。本文以安阳市某地下水源热泵系统为研究对象,利用水热运移软件TOUGH2建立地下水-热耦合数值模型,对其运行过程中地下水动力场和温度场的演化规律进行模拟预测,并对比分析了不同布井方案下抽灌井间热贯通的差异性和影响程度,得出以下结论:1、该地下水源热泵系统抽灌行为对地下水环境影响较小,地下水动力场影响半径小于100m,温度场影响半径为45m左右;在多.年运行条件下,对地下水动力场和温度场的影响范围比较稳定,没有进一步扩大的趋势。该地下水源热泵的运行不会对邻近同类型的热泵系统产生干扰。2、不同岩性地层对回灌水温度变化的响应不同。粘土层的温度变幅远小于含水层,砂质含水层的温度变幅小于砂砾含水层。地下水的渗流速度越大,对流传热越显著,使得地层中的温度变幅越大。3、通过不同布井方案下热运移对比分析得出,当抽水井位于回水井的上游且平行于地下水流向时,回灌行为对抽水井温度的影响相对较小,热泵系统采能效率更高更可靠,更有利于节约系统运行经济成本。并以此为依据布设抽水井,模拟不同井间距对抽水井的影响,确定出合理井间距为50m。合理井间距的确定对于实例工程的科学管理具有指导意义,同时对其他具有类似水文地质条件、相同抽灌模式的拟建工程的优化设计也具有一定的参考价值。
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