地埋管地源热泵热水供应系统运行性能的影响因素

建立了地埋管地源热泵热水供应系统实验平台,研究了环境温度、间歇/连续运行工况、管内循环液流速等对地埋管换热器换热能力的影响,并研究了地埋管换热器周围土壤温度场的变化.结果表明,地埋管地源热泵热水供应系统基本不受环境温度的影响;采用间歇运行,有利于提高地埋管换热器的换热能力;地埋管换热器平均单位井深换热量随管内循环液流速的增大而增大,但当流速增大到一定程度时,其增幅趋于平缓.     

珠三角地区地埋管地源热泵热水系统运行特性实验研究

在现有的U形地埋管地源热泵热水系统的基础上搭建了实验平台,研究了该地区不同运行工况下地埋管地源热泵的启动运行特性、制热性能系数COP、地埋管内循环水温度恢复规律、单位井深换热量及地埋管换热器的热影响半径.结果显示,该地区地埋管地源热泵供热工况下从启动到进入稳定换热的时间为6～9 h,连续和间歇运行工况下COP的平均值分别为3.47和3.56,间歇运行工况下两个实验井的单位井深换热量比连续运行工况分别提高了6.6％和9.4％,两种U形地埋管换热器在48 h内的热影响半径均在0.5～1.0m之间.     

地埋管地源热泵土壤温度场实验分析

利用地埋管地源热泵实验系统,研究了地埋管地源热泵在冬季供暖和夏季制冷工况下,埋管间距分别为5.65m和4m情况下,地下土壤温度随时间的变化;在夏季制冷工况下,对比了两种埋管间距下,地埋管热干扰现象对热泵机组运行效率的影响;研究了夏季制冷工况下,埋管间距为5.65m时,热泵采取间歇性运行方式下地下土壤温度随时间的变化。结果显示,埋管间距为5.65m时,周围土壤温度变化幅度较小,地埋管换热器换热效果更好,比埋管间距为4m情况下约节能13%;与连续运行方式相比,间歇运行方式下热泵机组的运行效率约提高7%。     

地源热泵系统运行特性的实验研究

以杭州某地源热泵实际工程为实验平台,结合一套温度测量系统来测定该地区土壤温度年变化规律.测试了冬夏季工况时换热器的进出口水温及地埋管换热器周围的温度分布,分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况,确定了该地源热泵系统地埋管换热器的实际换热量.     

地下水渗流对地埋管换热器传热效率的影响

基于垂直单U型地埋管换热器的实际形状,建立了三维非稳态地下水渗流传热模型,分析了夏季工况下地下水渗流速度、渗流温度、地埋管进水温度以及管内流速对地埋管换热效率的影响。引入换热效率系数来量化地下水渗流对地埋管换热能力的影响程度。结果表明:考虑地下水的渗流可以有效的强化换热效率,对地埋管的传热影响显著;增大地下水渗流速度和减小渗流温度可加强地埋管的换热能力;选取合适的地埋管进水流速可降低系统能耗,增加换热量;根据不同的空调房间负荷,合理设计地埋管进水温度能保证热泵主机的高效运行。     

夏季地源热泵系统间歇运行时土壤自调节分析

通过实验,研究了夏季工况下地埋管地源热泵系统1:2间歇运行与1:1间歇运行时的土壤热平衡自调节能力。研究结果显示,对此系统而言,1:2间歇运行在保持良好换热量的基础上,能较好地实现土壤温度场的恢复,而1:1间歇运行时,地埋管换热器的换热效果会越来越恶化。研究结果表明,通过人为合理地控制热泵机组的间歇运行,能够强化换热过程,保持热泵机组的使用效率,较好地解决土壤热平衡问题,可为地埋管地源热泵系统运行方案的制定提供参考。     

毛细管换热器的换热特性研究

作为地表水源热泵的前端换热器,毛细管换热器具有优良的性能,对毛细管的结构优化设计研究对地表水源热泵的推广与应用具有重要意义.建立不同管间距下的毛细管换热器三维模型,搭建试验台进行换热实验来验证数值模拟的准确性.利用Fluent对毛细管换热器进行放热工况下的数值模拟,通过分析在不同地表水流速下的各个模型的进出口温差、单位席面积换热量、单位体积换热量、传热系数,来确定最佳管间距.并分析毛细管换热器换热性能指标随地表水流速的变化,研究它对毛细管换热器换热的影响.     

地埋管换热器低温换热性能测试与模拟

实验并模拟了地埋管换热器持续低温运行对换热及土壤温度分布的影响,实测的运行取热换热量能保持在60～85 W/m,且无明显衰减,满足地源热泵系统取热需求。采用计算流体力学软件对冻结工况进行了模拟,实验数据验证了模型对回水温度、换热量、近壁侧温度模拟的有效性。后续理想条件下的模拟结果从理论上说明了低温供水工况在补热得当情况下可以保证地埋管换热器的较高换热能力,且对土壤温度环境影响可控。     

不同回填材料下地埋管换热器性能的实验研究

实验研究了原土(粉细砂)和中粗砂回填条件下双U形地埋管换热器的传热性能,获得了换热量随管内流体平均温度的实测变化曲线。结果表明,换热量与流体平均温度之间呈线性变化规律,在地埋换热器工作温度范围内,中粗砂回填时的换热量比粉细砂回填时高约10%(取热工况)和6%(排热工况)。建议在选择回填材料时,应在考虑其对地埋管换热器传热特性影响的基础上,进一步考虑其经济性。     

潮汐潮流对浅埋式毛细管热泵系统运行影响试验研究

基于1种现有的新型浅埋式毛细管换热器,通过搭建海水源热泵系统测试平台进行长期的供冷工况下的现场试验,重点研究海水涨落潮对浅埋式毛细管前端换热器换热的影响,并对毛细管换热器的进出口温差、单位片面积换热量,热泵系统制冷系数、热泵机组制冷系数等指标进行分析.结果表明:海水涨落潮过程中,换热器进出口温差不断变化,当海水流入毛细管埋设区后,进出口温差趋于稳定;海水覆盖埋设毛细管换热器区域持续时间越长,越有利于热泵高效运行;海水温度对于毛细管换热器的换热量以及机组和系统制冷系数有一定影响;在夏季最不利(高温)工况下,热泵机组的EER由4.61降至3.6,均值为3.9;热泵系统的EERS由3.63降至2.76,均值为3.14.