Standing column wells can provide energy savings at lower first-costs than conventional vertical ground heat exchangers while having a higher potential in dense urban areas. Unfortunately, operating these open wells with groundwater near the freezing point has limited so far their use in northern climates and studies illustrating their successful operation in heating mode are limited. The objective of this study is to provide insights on the various operating conditions affecting the performance of heat pumps linked to standing column wells and demonstrate their potential in cold climates. This work relies on a major research infrastructure designed to operate water-to-air heat pumps connected to a standing column well and its companion injection well under realistic dynamic heating and cooling conditions. During its first operating year, the laboratory was operated continously in heating mode for 26 days. Results show that combined use of a plate heat exchanger and heat pumps allows heat extraction from the ground at significant rates (between 120 W/m and 160 W/m), while keeping the groundwater temperature above 0 °C during peak heating periods. This is approximately two times more than typical values reported for conventional closed loop borehole heat exchangers. Such efficiency was possible owing to the bleed control used, which allows transferring to the injection well part of the groundwater pumped and thus promotes advective heat transport towards the standing column well. Our measurements indicate that bleed was required only 30% of the time and represented 4.6 m³ of groundwater per day on average. These results should dimiss doubts raised in the literature and demonstrate the potential usability of SCWs for cold climates.

立柱式井可以以比传统的立式地面热交换器低的第一成本来节省能源，同时在人口稠密的城市地区具有更高的潜力。不幸的是，迄今为止，这些裸眼井在地下水接近冰点的情况下运行受到限制，因此在北方气候中的使用受到限制，并且说明在加热模式下成功运行的研究也受到限制。这项研究的目的是提供有关影响与立式井相连的热泵性能的各种运行条件的见解，并展示其在寒冷气候下的潜力。这项工作依赖于主要的研究基础设施，该基础设施旨在在现实的动态加热和冷却条件下，操作与立式井及其配套注入井相连的水-空气热泵。在运营的第一年，实验室在加热模式下连续运行26天。结果表明，板式换热器和热泵的组合使用可以显着的速率（介于120 W / m和160 W / m之间）从地面吸热，同时在加热高峰期将地下水温度保持在0°C以上。这大约是常规闭环钻孔热交换器报告的典型值的两倍。由于使用了泄放控制，因此可以实现这种效率，泄放控制允许将一部分泵入的地下水转移到注入井中，从而促进对流热量向立柱井的传输。我们的测量结果表明，仅需要30％的时间就可以流血，占4.6 m 结果表明，板式换热器和热泵的组合使用可以显着的速率（介于120 W / m和160 W / m之间）从地面吸热，同时在加热高峰期将地下水温度保持在0°C以上。这大约是常规闭环钻孔热交换器报告的典型值的两倍。由于使用了泄放控制，因此可以实现这种效率，泄放控制允许将一部分泵入的地下水转移到注入井中，从而促进对流热量向立柱井的传输。我们的测量结果表明，仅需要30％的时间就可以流血，占4.6 m 结果表明，板式换热器和热泵的组合使用可以显着的速率（介于120 W / m和160 W / m之间）从地面吸热，同时在峰值采暖期间将地下水温度保持在0°C以上。这大约是常规闭环钻孔热交换器报告的典型值的两倍。由于使用了泄放控制，因此可以实现这种效率，泄放控制允许将一部分泵入的地下水转移到注入井中，从而促进对流热量向立柱井的传输。我们的测量结果表明，仅需要30％的时间就可以流血，占4.6 m 在供暖高峰期将地下水温度保持在0°C以上。这大约是传统闭环钻孔热交换器报告的典型值的两倍。由于使用了泄放控制，因此可以实现这种效率，泄放控制允许将一部分泵入的地下水转移到注入井中，从而促进对流热量向立柱井的传输。我们的测量结果表明，仅需要30％的时间就可以流血，占4.6 m 在供暖高峰期将地下水温度保持在0°C以上。这大约是常规闭环钻孔热交换器报告的典型值的两倍。由于使用了泄放控制，因此可以实现这种效率，泄放控制允许将一部分泵入的地下水转移到注入井中，从而促进对流热量向立柱井的传输。我们的测量结果表明，仅需要30％的时间就可以流血，占4.6 m平均每天³地下水。这些结果应消除文献中提出的怀疑，并证明SCW在寒冷气候下的潜在可用性。