恒有源科技發(fā)展集團(tuán)（微信號(hào)：HYYESSTD）專注于淺層地能作為建筑物供暖的替代能源的科研、開發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)為建筑物無燃燒智慧供暖（冷），大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
接上
2.2有蓄能顆粒換熱井含水層物理場分析
取水的粘度值分別為0.00120Pa·S和0.00125Pa·S得到含水層溫度場等值線、水平和豎直方向水流速度等值線圖相同，見圖2。由此可知有蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集系統(tǒng)的溫度場受水的粘度變化的影響不大。
含水層溫度水平徑向以地能采集井為中心呈軸對稱分布，含水層距地能井水平徑向距離越遠(yuǎn)溫度越高，溫度大小逐漸趨于含水層的初始溫度值。含水層溫度在0-15米深度范圍隨深度增加逐漸降低，15-110米深度范圍隨深度增加增加，見圖2(a)。
圖 2 有蓄能顆粒的同井回灌水源熱泵溫度、速度等值線圖
含水層水的水平徑向流速以地能采集井為中心呈軸對稱分布，在0-58米深度范圍內(nèi)水流速度為正值，表示水從井中滲流進(jìn)入土壤含水層。在58-110米深度范圍內(nèi)水流速度為負(fù)值，表示水從井中滲流進(jìn)入土壤含水層。水的豎直方向流速以地能采集井為中心呈軸對稱分布，負(fù)值表示流速向下，正值表示流速向上，含水層大部分為負(fù)值，即從上部回水段流向下部抽水管段，見圖2(b)-（c）。
水的粘度取0.00120Pa·S和0.00125Pa·S兩個(gè)不同值模擬得到的含水層水頭等值線圖，本文中采用相對水頭值，即把系統(tǒng)為運(yùn)行前含水層的靜止水頭值為0，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的水頭表示相對于運(yùn)行前總壓頭的相對值。從圖3可以看出水平徑向水頭以地能采集井為軸呈對稱分布，在深度0-30米地能采集井附近水頭為正值，其余部分為負(fù)值，主要由于回水段水壓較高，流速較大，抽水段呈負(fù)壓，水在滲流循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的水頭損失使然。
2.3無蓄能顆粒換熱井含水層物理場分析
通過模擬計(jì)算得出無蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集系統(tǒng)在水的粘度為不同值時(shí)的物理場，結(jié)果包括溫度場等值線、水流速度等值線圖。溫度分布的對稱特征與2.2中有蓄能顆粒情況相同。但溫度場分布受水的粘度影響較大，圖4（a）中粘度為0.00120Pa·S時(shí)287.8K等溫線水平距離井軸17米，圖4（b）中粘度為0.00125Pa·S時(shí)287.8K等溫線水平距離井軸20米。
圖 3 有蓄能顆粒同井回灌水源熱泵水頭等值線圖 ( 單位 :Pa)
再如圖4（a）中281.4K等溫線沿深度方向達(dá)到37米，而圖（b）中沿深度達(dá)到40米。由此可見無蓄能顆粒的地能采集井溫度場受粘度變化的影響較大。由此可見通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬可得到準(zhǔn)確結(jié)果。
圖 4 無蓄能顆粒同井回灌水源熱泵溫度等值線圖 ( 單位 :K)
如圖5所示，從圖中可以看出（a）、（b）兩圖速度場水平徑向都以井軸為中心呈對稱分布，粘度系數(shù)μ分別為0.00120Pa·S和0.00120Pa·S時(shí)豎直方向水流速度圖（a）、（b）有差別，且圖（b）平均速度比圖（b）大些。由此可見，水的粘度系數(shù)變化時(shí)對單井循環(huán)換熱地能采集井的水流速度場有一定影響。水的粘度不同時(shí)水平徑向水流速度及水頭等值線圖也發(fā)生變化不再贅述。
圖 5 無蓄能顆粒同井回灌水源熱泵流速等值線圖 ( 單 :m/s)
2.4總結(jié)
根據(jù)以上結(jié)果可知，水的粘度變化對同井回灌水源熱泵物理場影響如下：抽回水井中充滿蓄能顆粒時(shí)，含水層的溫度場、水流速度場幾乎不變，含水層的水頭分布有一定變化。
抽回水井中無蓄能顆粒時(shí)，含水層的溫度場、水流速度場、水頭場都有一定變化。由于存在井中水的自由流動(dòng)區(qū)和土壤中的滲流區(qū)，使得無蓄能顆粒換熱井的物理場隨水的粘度變化情況更為復(fù)雜。
充滿蓄能顆粒的換熱井的水頭損失比無蓄能顆粒時(shí)要大。水的粘度系數(shù)變化對同井回灌水源熱泵的物理場產(chǎn)生一系列復(fù)雜影響。
3結(jié)論與建議
(1)單井循環(huán)換熱地能采集井作為一種有應(yīng)用前景的綠色能源開發(fā)方式，對其進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析尚少。本文對有蓄能顆粒和無蓄能顆粒兩種情況下水的粘度對物理場的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，其結(jié)果對于今后分析水源熱泵及同井回灌熱泵都具有一般意義。
(2)含水層中水的粘度發(fā)生變化時(shí)無蓄能顆粒比有蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井物理場帶來的變化更復(fù)雜一些，這需要對無蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井進(jìn)行更廣泛的研究。
(3)水的粘度系數(shù)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取得，也可以取算術(shù)平均值或某一定值。水的粘度系數(shù)取值要在準(zhǔn)確確定地下水中膠體數(shù)量和種類，水的溫度的變化規(guī)律，含水層中混入的油質(zhì)液體情況等因素基礎(chǔ)上綜合確定。
(4)同井回灌水源熱泵的物理場分布不僅受水的粘度系數(shù)影響，其他參數(shù)如水文地質(zhì)參數(shù)、熱物性參數(shù)及井的幾何結(jié)構(gòu)、地層結(jié)構(gòu)等也對其物理場和換熱效率具有重要影響。
源自_《中國地能》雜志
