恒有源科技发展集团（微信号：HYYESSTD）专注于浅层地能作为建筑物供暖的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展，实现为建筑物无燃烧智慧供暖（冷），大力发展地能热冷一体化新兴产业。

    煤炭等化石能源大规模利用导致的温室效应、环境污染等一系列问题对人类可持续发展提出了严峻挑战，也使得开发绿色无污染的新能源提上重要日程。浅层地热资源作为一种廉价可再生能源具有广阔的应用前景，利用方式主要是采用地源热泵技术，利用较少的高品位能源电能把浅层岩土体中的低品位能源地热能加以利用。具体过程是，冬季制冷剂在循环管路中通过压缩机的压缩后，在管路中冷凝，之后通过蒸发器的蒸发吸收浅层岩土体中的热量，提供热量加以利用；夏季循环方向则相反。

    地源热泵主要有土壤源热泵、水源热泵、同井抽灌热泵。单井循环换热地能采集井属于同井抽灌类型，它是我国独立开发的具有完全自主知识产权的地能采集技术，由恒有源科技公司开发成功。它采取了多项自主开发的专利技术使得能效高出传统地源热泵几十倍，实现了地下水的同质、同层完全回灌技术。

    含水层中的水的粘度系数是影响同井回灌水源热泵的重要因素。地下水中广泛存在胶体，水的温度有时发生变化，以及油质液体混入地下水等因素都会使水的粘度系数发生明显变化。准确分析水的粘度对其物理场的影响，对于研究同井回灌水源热泵具有重要意义。本文以单井循环换热地能采集井为例分析了水的粘度系数变化对同井回灌水源热泵物理场影响，计算结果包括温度场、水动力场、水头场。对于提高同井回灌水源热泵运行率，进一步研究有关因素及井的结构对同井回灌水源热泵的影响都具有重要意义。

1同井回灌水源热泵原理与模型

    目前国内外对同井回灌水源热泵理论分析及模拟较成果相对少，多是对实际工程的温度等参数进行实际测量得出变化规律，或对实际模型进行一些假设后取得近似结果。本文以单井循环换热地能采集井为例建立了同井回灌水源热泵系统的水文地质模型和数学模型，为实际工程分析奠定坚实的理论基础。

1.1运行原理及水文地质模型

本文的研究对象单井循环换热地能采集井是我国原创性的具有自主知识产权的新型浅层地能换热井，其核心组成部分是上段的回灌井和下段抽水井，井管的抽水段与回水段之间为绝热阻水隔断。一定温度的水和热量在单井循环换热地能采集井中的水热交换物理过程为，含水层中的水经过井管上部的回水井段井壁及井外填砾流出，再渗流进入井外含水层中的土壤多孔介质。其中下半部水流方向则沿水平径向流入井管处或沿竖直方向流入抽水井，上半部水流沿井轴径向流出换热井或竖直向下流出井管最后完成水的循环流动，其水文地质模型见图1。按照井管中是否有填充蓄能颗粒分为有蓄能颗粒和无蓄能颗粒两种形式。有蓄能颗粒形式换热井中水的流态为渗流形式，无蓄能颗粒形式在的换热井井管中是自由流动水而井管外为渗流水，这使得其水动力场比有蓄能颗粒情形复杂的多。它实现了水的同层完全回灌，具有换热效率高造价较低的优点。

    在换热井工作时既有不同温度水之间的热量交换，也有不同温度固体骨架间热量交换、水和固体骨架间的热量交换、水的对流扩散传热等多种形式。总之通过水热对流、扩散进行传热、传质完成了换热井从土壤含水层中的取热过程，最后把含水层中的热量输入机房最后供用户末端装置使用。