热泵耦合反季节储能技术研究

论文摘要

热泵耦合反季节储能技术(即热泵耦合地下含水层储能技术),是将含水层储能技术与热泵空调系统相结合,以浅层地下水为热泵的热(冷)源用于建筑物的供暖(冷),同时将温度降低(升高)的地下水回灌并储存,为下一个运行周期提供冷(热)源的技术。文中描述了含水层储能(ATES)技术的原理及类型、含水层主要水文地质条件、建立含水层数学模型的理论依据以及采用的数值计算方法。本文对天津市地矿珠宝公司的热泵耦合对井抽灌反季节储能系统进行了研究,利用Flowheat1.0软件模拟了系统自2002年冬季到2005年夏季运行期的储能场形成过程和温度场分布,并预测了系统未来4年内的储能场分布情况,分析了系统的储能效果及对地下环境的影响情况。分别模拟了不同井距条件、不同类型含水层内的储能场变化过程,分析了井距和含水层的水文地质参数对储能的影响;另外,本文从地下水的天然流速和井抽灌量两方面分析了地下水动力场对储能效果的影响。依据实测数据,定义和计算了系统的储能率,通过储能率变化分析了系统的储能效果;对采用含水层储能技术和未采用该技术两种情况下热泵机组的COP值和耗电量作了计算和对比分析,并针对热泵耦合含水层储能技术的应用提出了建议。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 热泵耦合反季节储能技术
• 1.3 国内外含水层储能技术的发展历史及现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 ATES 技术及模型建立的理论基础
• 2.1 地下含水层储能技术
• 2.1.1 含水层可用于储能的特殊结构
• 2.1.2 储能原理
• 2.1.3 含水层储能的类型
• 2.2 ATES 技术的关键问题
• 2.3 水文地质参数
• 2.3.1 岩体渗透系数和渗透率
• 2.3.2 孔隙度和储水率
• 2.3.3 弥散系数及弥散度
• 2.3.4 体积比热容
• 2.3.5 压缩系数
• 2.4 数学模型的建立
• 2.4.1 地下水流控制方程
• 2.4.2 热运移控制方程
• 2.4.3 扩展系统方程
• 2.4.4 联立方程
• 2.4.5 数值方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 对井抽灌储能系统研究
• 3.1 储能试验研究
• 3.1.1 储能试验系统
• 3.1.2 水文地质情况及储能井参数
• 3.1.3 测试数据及分析
• 3.2 对井抽灌地下温度场数值模拟的分析
• 3.2.1 网格划分及边界条件
• 3.2.2 模拟软件介绍
• 3.2.3 采灌井温度模拟
• 3.2.4 储能区的地温场模拟计算结果
• 3.3 对井抽灌储能系统地温场的预测
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同因素对储能场的影响分析
• 4.1 井距对储能场的影响
• 4.2 地下水动力场对储能的影响
• 4.3 含水层岩石特性对储能场的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 储能与节能效果分析
• 5.1 系统储能率的定义和计算
• 5.1.1 储冷率的计算及储冷效果分析
• 5.1.2 储热率的计算及储热效果分析
• 5.2 热泵效率及系统节能性分析
• 5.2.1 热泵效率的计算
• 5.2.2 热泵效率对比分析
• 5.2.3 热泵耦合储能系统节能性分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 科研情况说明
• 致谢
• 主要符号表