沈阳城区地下水源热泵适宜性评价及应用模式研究

发布时间：2020-09-07 14:28

　　 随着我国经济建设的快速发展,能源和环保问题已日益凸现,近几年来,地下水源热泵作为一种新型的绿色节能空调系统已广泛应用于各类建筑。我国于90年代末兴起水源热泵技术,发展时间较短且缺少相关的政策法规和技术要求,没有形成系统的评价体系和具体操作流程规范,阻碍了水源热泵技术的广泛应用。 沈阳市政府为节约能源、保护环境,大力提倡地下水源热泵空调系统的应用。但水源热泵技术是一项系统工程,有其自身适用的条件,在不适宜地区盲目的建立水源热泵系统,将会产生严重的后果。本文通过对沈阳城区地下水环境的特征分析,建立地下水源热泵适宜性评价体系。该评价体系是在分析沈阳城区地下水环境特征的基础上,结合热泵机组的特点,确定影响地下水源热泵应用的若干要素,建立多因素、多指标的评价体系,并应用层次分析法确定评价指标权重。将各指标评价结果以图形形式利用地理信息系统(GIS),通过多指标分析叠加得到了沈阳城区地下水源热泵适宜性分区规划图。 在适宜地区结合热泵实际工程,建立地下水流与温度的耦合数值模型,模拟研究地下水源热泵对区域地下水环境的影响。针对地下水源热泵布井间距、多用户间布井方案、同井回灌模式下地下水源热泵设计方案以及靠近河岸地下水源热泵应用的井距等,研究水文地质参数、井结构参数、抽灌量、回灌温差和地下水天然流场等因素对地温场的影响,并分析水源热泵的合理化应用方案。 通过论文研究,得出主要成果如下: 一、根据地下水源热泵机组的技术要求及其特点,以及沈阳城区水文地质条件及地下水环境特征,建立沈阳城区地下水源热泵适宜性评价体系,并运用层次分析法确定评价指标的权重。 二、利用该评价体系对沈阳城区地下水源热泵的应用进行适宜性分区,并应用地理信息系统(GIS)制作了沈阳城区地下水源热泵适宜性分区图,将评价结果可视化。 三、模拟分析单用户地下水源热泵运行过程中含水层温度场的演化,结果表明:在潜水含水层中,在不考虑含水层温度受大气温度影响下,区域天然地下水流的存在时制约潜水含水层温度场分布的主要因素,水力坡度越大,回灌井温度场顺水流方向影响范围越大;而承压含水层内地下水流梯度较小,对温度分布影响有限。地下水源热泵系统的抽灌井最佳布井间距为150m,合理布井间距应为100m。 四、模拟分析同井回灌模式地下水源热泵运行过程中含水层温度场的演化,结果表明:在复合井结构下过大的换热温差将会造成地下水的热贯通,导致抽水水温下降,影响热泵机组换热效率。应用复合井不仅要考虑场区水文地质条件、地下水环境条件,而且要选择合理的换热温差,才能保证热泵机组正常运行。 五、模拟分析多地下水源热泵用户热泵运行过程中含水层温度场的演化,结果表明:多地下水源热泵用户中,要考虑到不同的井位布设下用户间的相互影响,通过模拟预测选择合理的布井方案,保证每个用户热泵机组的正常运行。 六、模拟分析河岸边地下水源热泵运行过程中,含水层温度场的变化,结果表明:由于河水水温随季节变化,河水与地下水相互补给对河岸地下水温度场造成影响。为减少河水温对热泵抽水井水温影响,抽水井距河岸最佳布井距离为≥150m,合理布井距离为≥100m;回灌井距河岸最佳布井距离为≥200m,合理布井距离为≥150m;地下水源热泵系统抽、灌井最佳井间距为100m,合理井间距为50m。
【学位单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TK523
【部分图文】：

图 1-1 论文研究技术路线图.4.3 创新点针对沈阳城区地质、地下水环境等特点，建立符合沈阳城区地下水源热泵适宜性评价标体系，该体系主要评价指标有含水层富水程度、回灌能力、地下水埋深、地下水硬度下水铁、锰含量、地下水温度、水源地保护区，采用层次分析法确定各指标权重，对沈城区地下水源热泵进行适宜性分区。

第二章 沈阳城区自然概况概况位于我国东北地区，沈阳市位于辽宁省中部。沈阳市主要以平原为丘陵，城区境内有浑河等途经。 本次研究区范围是沈阳中心城区，16′05″～123°35′58″，北纬 41°41′56″～41°54′35″，研究区面积 468km2市绕城高速公路为界，研究区东起沈阳农业大学、后陵前堡，西至下河湾、古城子，北到朱尔屯、八家子。研究区交通位置图见图 2

低漫滩布分于浑河现代河床两侧，呈不规则状和新月状，最宽处400m，高出水面1～3m。河床中有多处沁滩，皆由全新统砂砾卵石构成。图2-2 沈阳城区第四纪地质地貌图2.3 气象、水文概况2.3.1 气象沈阳地区气候类型属北温带亚洲季风气候区北缘，受季风影响的温湿和半温湿大陆性气候。其主要特点是季风气候特征明显，四季分明，降水集中，日照充足。春季多西南大风，蒸发量大，易春旱；夏季高温多雨，盛吹南风和东南风，雨热同季的气候特点对农作物的生长发育极为有利；秋季风小，多晴朗天气；冬季寒冷干燥，雨雪稀少，盛吹北风和西北风。沈阳地区多年平均气温 7.8℃。一、二月气温比较低，最低气温-30.5℃，一月份平均气温-12℃～-14.0℃。六～八月气温比较高，最高气温 35.7℃

【参考文献】

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本文编号：2813467