大型地埋管群地热能高效可持续开发利用关键技术与应用

本书针对国内外大型地源热泵系统目前存在的冷/热堆积等影响浅层地源热泵发展的主要问题，在适宜区选择方面，依据工程地质、水文地质等条件提出一套适宜区评价体系；在管群设计优化方面，通过数值仿真、监测等方法对地下温度场、管间距、地下水、导热系数等因素进行详细分析，并通过对热响应测试方法与技术的改进，有效提升大型管群设计精度；在高效智能化控制方面，结合物联网、大数据、云计算、人工智能等技术，研制大型地埋管群全局性智能控制技术，保证系统高效可持续性运行；在综合解决地埋管群地下温度场不平衡问题和能效方面，结合管群布设、多能互补、运行策略控制等方法进行全面分析；最后结合一种典型的工程案例，对上述形成的大型地埋管群地热能高效开发利用一体化关键技术进行应用和评价。本书内容翔实、覆盖面广、可读性强，具有较高的学术研究与工程应用价值，可作为普通高等院校建筑环境与能源应用工程相关专业学生选修课教材，也可供相关工程技术人员和科研人员参考。

序

前言

1 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 4

1.3 存在的问题 10

1.4 主要研究内容 12

1.5 研究方法 12

1.6 小结 13

2 浅层地热能资源适宜性分区及评价 14

2.1 划分原则 14

2.2 适宜性划分依据 14

2.3 评价方法 14

2.4 地下水地源热泵适宜性区划与评价 15

2.5 地埋管地源热泵适宜性区划 21

2.6 浅层地热能资源开发利用适宜性区划 24

2.7 小结 24

3 大型浅层地埋管群长期运行性能研究及设计优化 26

3.1 大型地埋管群温度场迁移规律研究 26

3.2 大型地埋管群管间距对其稳定性的影响 42

3.3 地下水渗流对地埋管管群传热的影响 44

3.4 含水层及岩土导热能力对管群换热性能及地温场的影响 56

3.5 基于典型数值模型的人民大厦工程管群性能研究 63

3.6 不同形式地埋管换热器取热性能对比分析 72

3.7 小结 75

4 大型地埋管群岩土原位热响应测试方法与设备开发 77

4.1 热响应测试原理 77

4.2 现场热响应测试要求 80

4.3 岩土体导热参数分层测试方法 82

4.4 相关方法与设备研制 87

4.5 小结 101

5 大型地埋管群地源热泵供暖/制冷全局性智慧管控系统 102

5.1 浅层地热能地源热泵系统控制技术现状与问题 102

5.2 全局性智慧管控系统架构 104

5.3 示范应用案例及技术细节 115

5.4 小结 124

6 地源热泵系统能效提升途径 126

6.1 管群优化设计方法 127

6.2 储能和去能方法 128

6.3 辅助热/冷源 133

6.4 运行控制策略 136

6.5 小结 139

7 工程案例分析 140

7.1 工程地质情况描述 140

7.2 现场测试与数值分析模型验证 143

7.3 地埋管群三维模型构建与边界条件设置 145

7.4 优化设计与结果分析 146

7.5 小结 157

参考文献 158