不同抽回间距的单井循环地下水源热泵系统试验

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1、第30卷第2期农业工程学报Vl0l-30NO．22014年1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan．2014205不同抽回间距的单井循环地下水源热泵系统试验宋伟，倪龙※，姚杨(哈尔滨工业大学热泵空调技术研究所，哈尔滨150090)摘要：针对单井循环地下水源热泵系统的研究不足，搭建了物理模拟砂箱试验台研究单井循环地下水源热泵系统地下水流动和换热规律，并开展了抽回间距变化的试验研究。结果表明，增大抽回间距能够显著改善三种热源井的抽水温度，在条件允许的情

2、况下应尽量增大热源井的抽回间距；当抽回间距增加相同数值，抽水温度改善情况循环单井最好，其次是填砾同井，最后是抽灌同井，增加抽回间距对热贯通严重的热源井更有效。关键词：泵；地下水；试验；单井；砂箱；抽回间距doi：1O．3969J．issn1002—6819．2014．02．027中图分类号：TK529文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一02—0205—07宋伟，倪龙，姚杨．不同抽回间距的单井循环地下水源热泵系统试验[J]．农业工程学报，2014，30(2)：205—211．SongWei，NiLong，Yao

3、Yang．Experimentonsinglewellgroundwaterheatpumpsystemsindiferentdistancesbetweenpumpingandinjectionscreens[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(2)：205-211．(inChinesewithEnglishabstract)研究，例如美国宾夕法尼亚州立大学在校园内开展0引言的循环单

4、井现场试验、加拿大某住宅2口无排放随着全球能源危机和环境问题的日益加剧，地循环单井的现场试验L2引、丹麦技术大学开展的抽灌源热泵系统作为一种绿色节能系统得到了广泛应同井现场试验L2J和北京某抽灌同井的现场试验5J用⋯。单井循环地下水源热泵系统作为一种新型地等。而试验室中可控边界条件和参数变化下的试验源热泵系统得到广泛关注，该系统目前主要有3种探索还较缺乏，造成热源井的设计、适用的地质条形式，即循环单井、抽灌同井和填砾同井L2J，它们件以及相关的运行规律还一知半解。为此，搭建了都是从下部含水层区域取水，换热后的地下水再回单井循环地

5、下水源热泵系统的物理模拟砂箱试验到上部含水层区域L3]。与循环单井不同，抽灌同井台，研究不同抽回间距条件下单井循环地下水源热和填砾同井的热源井增加了井壁，为了降低热突泵系统的特性。破，在井孔内设置了隔板，分隔井内抽水区和回水】1材料与方法。由于主动引导地下水强迫流动换热，单井循环地下水源热泵系统承担负荷的能力明显优于土1．1砂箱试验台壤源热泵【0J。单井循环地下水源热泵系统的热源井与预制虽然单井循环地下水源热泵系统在国内外开展井结构图如图1a所示，砂箱试验台系统如图lb所了一定的工程应用【9”，但研究主要集中在理论研究，示。砂箱

6、试验台设计的整体思路是通过能量守恒原例如抽灌同井的地下水降深理论解[12-13]和二维换热理来研究砂箱中“含水层”流动及换热的特性，即数学模型【l、循环单井的一维换热数学模型孓"】和二用砂箱来模拟地下含水层，用负荷水箱来模拟建筑维轴对称流动和换热数学模型[18-20】、循环单井与含负荷，从而提供供回水温差。忽略管道及箱体与室水层的原水交换L2lJ等。有关单井循环地下水源热泵内空气的热量交换，进出负荷水箱管路的换热量应系统的相关试验研究还不多，大多集中在现场试验当等于进出热源井的换热量。砂箱试验台部件参数如表1所示，关于试验台的设

7、计及采集系统的详细收稿日期：2013．09．25修订日期：2014—0104情况参见文献[2]。基金项目：国家自然科学基金资助项目(410020851作者简介：宋伟(1982一)，男，河北沧州人，博士，研究方向：地1．2试验设计源热泵技术与应用。哈尔滨哈尔滨工业大学市政环境工程学院，本次试验共设有24个试验工况，如表2所示。150090。Email：stillwater2013@163．com具体为循环单井(循单)、抽灌同井(抽同)和填※通信作者：倪龙(1979一)，男，湖北汉川人，副教授，硕士生导砾同井(填砾)3种热源井的预制

8、井抽回区间距均师，研究方向：热泵理论与应用。哈尔滨哈尔滨工业大学市政环境工程学院，150090。Ernail：nilonggn@163．com有4种情况，即0、150、300、450mm；负荷水箱206农业工程学报温度针对取热和放热工况分别设定为5℃和30℃。温