沈阳市典型区域地下水源热泵系统对地下水温度及水质影响模拟与分析

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1、沈阳市典型区域地下水源热泵系统对地下水温度及水质影响模拟与分析AnalysisandSimulationsontheInfluenceofUndergroundWaterHeatPumptotheUndergroundWaterTemperatureandQualityofTypicalAreainShenyang研究生：公辉指导教师：冯国会教授于水副教授学科专业：环境科学与工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文沈阳市典型区域地下水源热泵系统对地下水温度及水质影响分析作者姓名：公辉入学年份：2013年9月指导教师：冯国会教授学科专业：环境科学与工程于水副

2、教授申请学位：工学硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：郭晓朝答辩委员会组成：郭晓朝刘贵军李慧星郝红康智强李刚黄凯良论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文

3、的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：年月日期：年月硕士研究生学位论文摘要Ⅰ摘要随着能源与环境问题的国际化、尖锐化，新型清洁可再生能源技术受到了广泛关注。水源热泵作为地热可再生能源的应用技术，在国内外被竞相开发。但是由于水源热泵技术属于新兴技术，涉及到能源、水文地质、水资源、数

4、学等多个领域，运行过程中地下水的温度场及动力场机理相对比较复杂，在实际应用中不能有一个准确的依据。且应用过程中会产生一些问题，其中最大的问题是“热贯通”效应。一旦发生较大程度的“热贯通”效应，热泵系统将失去其节能环保的意义。合理的井距及换热温差，是避免产生“热贯通”效应的主要方法。本文以渗透系数、井距、换热温差以及抽灌模式作为变量，对典型区域内地下水温度场进行数值模拟，研究表明：地下含水层为中砂、粗砂等渗透系数较小的地质结构时，抽水井及回灌井井距应保持在55m以上。地下含水层为碎石等渗透系数较大的地质结构时，抽水井及回灌井井距应保持在105m以上。5℃换热温差相对于7℃更加稳定、安全、可靠，从

5、系统保持高效工况运行的角度出发，应首选5℃温差；在建筑布局可以满足抽、灌井布井间距增大的条件下，可以通过增大井距，采用7℃换热温差，同样避免回灌井水温对抽水井的影响。采用交叉抽灌模式“热贯通”效应发生时间比平行模式要慢，且程度要弱于平行抽灌模式。通过对沈阳市典型地下水源热泵系统地下水温度场模拟分析得出：在一个供冷期内，地下水源热泵系统回灌井周围虽然发生了剧烈程度的“热贯通”效应，但是由于布井距离相对较大，未对抽水井水温产生明显影响。本文通过水化学分析实验方法，对沈阳市典型区域地下水水质进行检测，研究表明：小区内热泵机组生锈导致回水中Fe2+含量明显升高，其它化学指标在系统供冷、供暖两种工况下运

6、行期间，没有发生明显变化。随着地下水源热泵系统的大面积推广应用，技术上的不成熟因素以及设计施工的缺陷在无序的市场竞争中更是暴露无遗。因此地下水温度场数值模拟成果对新建地下水源热泵项目有一定的指导作用。关键词：地下水源热泵；热贯通；井距；水质；数值模拟II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractAstheenergyproblemgettingmoreglobalizedandintensive,newclearrenewableenergytechniqueattractswiderattention;waterheatpumptechnologycanb

7、eusedasrenewablegeothermalenergy,whichhasbeenexploiteddomesticallyandabroad.Howerver,asanewlydevelopedtechnology,WaterHeatPumpinvolvesmultiplefieldlikeenergy,hydrology,waterresourceandmathematics.Duri