井结构参数对同井回灌地下水源热泵的影响

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1、井结构参数对同井回灌地下水源热泵的影响袁建伟和王瑞祥。袁东立“(“北京建筑工程学院环境与能源工程学院，北京100044)("中国建筑科学研究院空气调节所，北京100013)摘要同井冋灌地下水源热泵抽水和冋灌在含水层同一径向位置不同深度处同时发生，增加了热贯通的可能性，因此对其影响因素的分析尤为重要。本文建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵夏季运行地下水换热数学模型，并模拟分析了含水层厚度、抽灌段滤管长度及其间距等井结构参数对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响。关键词地下水源热泵；同井冋灌；井结构参数；抽水平均温度Effectofwellstructurepa

2、rametersonWater-sourceHeatPumpwithPumpingandInjectionintheSameWellYuanJianwei"WangRuixiang"YuanDongli"(“Dept,ofenvironment&EnergyEngineering,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044)CInstituteofAirconditioning.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013)AbstractPumping

3、andinjectionofagroundwaterheatpumpwithpumpingandrecharginginthesamewell(GWHPPRSW)occurssimultaneouslyatthesameplanespotbutatdifferentdepthofaquifer,whichincreasestheprobabilityofthermalbreakthrough.So,itishighlyimportanttoanalyzeitsfactors-Amodelwasestablishedforgroundwaterheattransferinaunita

4、ryhomogenousconfinedaquiferbytheoperationofGWHPPRSWinsummerwithconstantheatpumpflow・Basedonthemodel,anumericalsimulationwasdonefortheGWHPPRSWinconditionofdifferentthicknessoftheaquifer;thelengthoffilters;thedistanceofthefiltersbetweenthepumpingsectionandtheinjectionone.Keywordswater-sourceheat

5、pump;pumpingandinjectioninthesamewell;wellstructureparameters;pumpingaveragetemperature0引言近年来，国内学者们提出了一种具有自主知识产权的新型地下水源热泵，该热泵生产井与回灌井集成在同一口井中。相对于传统的异井回灌地下水源热泵，该热泵被称为同井回灌地下水源热泵。该技术02001年在北京某工程投入运行以来，其推广与应用速度很快，到2006年底已完成250多个项目，总建筑面积超过360万m2l，1o图1为该新型地下水源热泵的示意图。袁建伟，男，1984.1月生，北京建筑工程学院在读硕士研究生E・ma

6、ikyua606@163.com图1同井回灌示意图Fig.lSketchofpumpingandrecharginginthesamewell如图1所示，取热井内含有一套管，从换热器来的水进入套管外管，通过回水井网回灌到含水层屮，与含水层换热；同时，含水层中的地下水经过抽水井网由潜水泵加压后由套管内管进入换热器。抽水井网与回灌井网Z间有一隔断，避免回水直接进入抽水部分，产生较大的热贯通。由于同井回灌地下水源热泵抽水和回灌在含水层同一径向位置不同深处同时发生，节省了场地，其出投资仅为传统地热系统的1/3〜1/4凶，但是也使其比异井回灌地下水源热泵更易发生热贯通。热贯通程度决定了同井回

7、灌地下水源热泵工程应用的成败，本文分析了同井回灌地下水源热泵地下水在含水层中的换热，建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵运行地下水换热数学模型，并针对井结构参数的不同对地下含水层温度场进行了模拟研究。1数学模型抽水和回灌水温度的不同，引起地下水和含水层固体骨架温度的变化。地下水与地下水、地下水与固体骨架、固体骨架与固体骨架、含水层与相邻的顶、底板岩土层之间发生着复杂的传热作用，这些作用包括：1）强迫对流换热。温度不同的地下水的运动引起强迫对流换热。2）