重庆典型地层热物性及地源热泵系统运行特性
发布时间：2023-05-04 03:09
地源热泵(GSHP)技术作为浅层地热能资源在建筑空调应用的主要途径,近些年来在国内发展迅速。由于该技术的地域性特点,有必要对其在重庆地区应用的适宜性及应用效果进行研究。首先重庆地区地下岩层构造主要是以砂岩、泥岩为主的基岩地质条件,不同于平原地区的均质土壤,其在地温分布特性及岩土热物性等方面存在特殊性;其次重庆地区处于典型的夏热冬冷地区,一般空调系统的累积冷负荷远大于累积热负荷,常规GSHP系统的应用存在地下热堆积问题。本文主要针对于这两个问题从地下换热到地上空调开展了一系列相关的研究。首先,本文分析了重庆基岩地质条件下热响应测试持续时间对岩土导热系数测试结果的影响。根据对实测数据的分析,分别获取了该地质条件下单U和双U工况下适宜的测试持续时间以及数据处理时应舍弃的初始小时数。其中,测试持续时间分别宜达到60h和50h,舍弃的初始小时数分别不宜超过20h和10h。此外,还对连续两次热响应测试间隔时间较短,导致第二次测试时地温未完全恢复至初始地温的问题进行了研究。将线热源叠加法用于第二次测试数据的分析处理,并和采用常规线热源拟合方法处理的结果进行对比,结果表明线热源叠加法对解决该问题有很好...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 浅层地热能概述
1.1.2 地源热泵技术
1.2 国内外研究热点及发展趋势
1.2.1 地下温度场研究
1.2.2 地下岩土换热研究
1.2.3 地源热泵系统研究
1.2.4 重庆地区研究现状
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 岩土热响应测试分析
2.1 基础理论和测试设备
2.1.1 基础理论
2.1.2 测试设备
2.2 热响应测试时间优化
2.2.1 钻孔岩性和测试参数
2.2.2 测试结果及数据分析
2.3 连续热响应测试分析
2.3.1 线热源叠加理论
2.3.2 计算结果
2.4 重庆典型岩层测试结果
2.5 本章小结
3 原始地温场分布特征
3.1 埋管区域地质勘查
3.2 地温监测系统简介
3.3 原始地温监测结果
3.3.1 地温时间分布
3.3.2 地温空间分布
3.3.3 理论计算对比
3.4 地温场的数值模拟
3.4.1 岩土模型设置
3.4.2 模拟结果分析
3.5 本章小结
4 地源热泵运行引起的地温变化
4.1 实测地温变化
4.1.1 监测孔地温长期变化
4.1.2 运行孔地温短期变化
4.2 地温变化模拟
4.2.1 埋管模型
4.2.2 求解设置
4.2.3 模型验证
4.2.4 结果分析
4.3 其他影响因素分析
4.3.1 管内流速
4.3.2 裂隙水
4.4 本章小结
5 地源热泵系统性能分析和预测
5.1 工程概况
5.2 系统运行特性分析
5.2.1 监测内容与时间
5.2.2 数据记录与处理
5.2.3 处理结果与分析
5.3 系统长期运行效果预测
5.3.1 TRNSYS软件简介
5.3.2 主要部件数学模型
5.3.3 负荷计算及模型验证
5.3.4 长期运行模拟分析
5.4 本章小结
6 缓解地下热堆积的措施
6.1 冷却塔辅助散热分析
6.1.1 系统设计优化
6.1.2 运行控制优化
6.2 地温主动恢复运行方案
6.2.1 系统配置
6.2.2 系统性能分析
6.3 冷机辅助地源热泵系统
6.3.1 系统配置
6.3.2 系统性能分析
6.3.3 机组性能分析
6.3.4 经济性分析
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新性
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录
作者攻读博士学位期间发表的论文
作者攻读博士学位期间参与的科研项目
本文编号：3807832
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
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中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 浅层地热能概述
1.1.2 地源热泵技术
1.2 国内外研究热点及发展趋势
1.2.1 地下温度场研究
1.2.2 地下岩土换热研究
1.2.3 地源热泵系统研究
1.2.4 重庆地区研究现状
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 岩土热响应测试分析
2.1 基础理论和测试设备
2.1.1 基础理论
2.1.2 测试设备
2.2 热响应测试时间优化
2.2.1 钻孔岩性和测试参数
2.2.2 测试结果及数据分析
2.3 连续热响应测试分析
2.3.1 线热源叠加理论
2.3.2 计算结果
2.4 重庆典型岩层测试结果
2.5 本章小结
3 原始地温场分布特征
3.1 埋管区域地质勘查
3.2 地温监测系统简介
3.3 原始地温监测结果
3.3.1 地温时间分布
3.3.2 地温空间分布
3.3.3 理论计算对比
3.4 地温场的数值模拟
3.4.1 岩土模型设置
3.4.2 模拟结果分析
3.5 本章小结
4 地源热泵运行引起的地温变化
4.1 实测地温变化
4.1.1 监测孔地温长期变化
4.1.2 运行孔地温短期变化
4.2 地温变化模拟
4.2.1 埋管模型
4.2.2 求解设置
4.2.3 模型验证
4.2.4 结果分析
4.3 其他影响因素分析
4.3.1 管内流速
4.3.2 裂隙水
4.4 本章小结
5 地源热泵系统性能分析和预测
5.1 工程概况
5.2 系统运行特性分析
5.2.1 监测内容与时间
5.2.2 数据记录与处理
5.2.3 处理结果与分析
5.3 系统长期运行效果预测
5.3.1 TRNSYS软件简介
5.3.2 主要部件数学模型
5.3.3 负荷计算及模型验证
5.3.4 长期运行模拟分析
5.4 本章小结
6 缓解地下热堆积的措施
6.1 冷却塔辅助散热分析
6.1.1 系统设计优化
6.1.2 运行控制优化
6.2 地温主动恢复运行方案
6.2.1 系统配置
6.2.2 系统性能分析
6.3 冷机辅助地源热泵系统
6.3.1 系统配置
6.3.2 系统性能分析
6.3.3 机组性能分析
6.3.4 经济性分析
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新性
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录
作者攻读博士学位期间发表的论文
作者攻读博士学位期间参与的科研项目
本文编号：3807832
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3807832.html