土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算

土壤源热泵具有清洁、节能、高效的特点,能够有效缓解如今的环境危机和能源危机,而桩基埋管技术能节约土地和施工费用,近年来得到广泛应用。总结了桩基埋管换热器传热模型的研究进展;利用有限长和无限长线圈热源模型分析了桩基螺旋埋管换热器的传热性能,对比两种模型计算结果的差异;利用有限长线圈热源模型,对某工程的土壤源热泵桩基埋管换热器进行了设计计算。     

桩基螺旋地埋管换热器热作用半径的数值研究

针对桩基螺旋地埋管换热器土壤传热范围的问题,建立了螺旋型地埋换热器三维非稳态传热模型。螺旋型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用ansys模拟软件,在设定的夏季不同工况条件下,分析了螺旋型管的进口温度、土壤热物性、桩基混凝土热物性和系统运行时间对螺旋型管热作用半径的影响,用来指导地源热泵工程的设计。     

桩基地埋管换热器传热性能研究

土壤源热泵地埋管换热器占地面积较大,配合采用桩基地埋管换热器将大幅缩小占地面积.结合工程实例,对采用W形地埋管的桩基地埋管换热器的热流量进行了测试,其传热性能高于常规单、双U形地埋管换热器.     

地下水渗流作用下地埋管间歇散热特性

为了探求地下水渗流对地埋管换热器间歇运行性能所产生的影响,基于移动的有限长线热源理论模型解析解,利用MATLAB软件编程计算,分析渗流对单钻孔地埋管换热器的影响。同时对比分析了连续和间歇运行情况下其周围土壤的温度响应特征和过余温度场分布特点。研究表明:埋管周围土壤的温度变化是由热流密度、土壤本身的热物性和实际渗流速度耦合作用影响的,而在间歇运行下其因素影响更加明显。     

不同形式地埋管换热器换热性能数值计算分析

采用ANSYS软件对水平、竖直、桩基螺旋地埋管换热器进行建模。在定加热负荷、定入口水温两种设计工况下,对3种地埋管换热器的出口水温进行了数值计算,以评价地埋管换热器的换热性能。在设定条件下,竖直地埋管换热器的换热性能最优。     

地下水渗流条件下地埋管换热器的传热模型

提出了有限长线热源渗流传热模型,根据获得的解析解分析了地埋管换热器周围介质的温度响应。比较了有限长线热源和无限长线热源两种渗流模型,分析了地下水渗流速度及地埋管相关参数对热扩散的影响。研究表明,地下水渗流可改善地埋管换热器的换热性能,提高换热量,从而可降低系统的初投资。     

南通站房地埋管地源热泵系统设计

根据工程所在地的客观条件,从环保、节能、设置位置、水文地质、政策允许等方面阐述了南通火车站的空调冷热源方案选择。并从热物性测试、可埋管区域、集管敷设、土壤热平衡措施等方面介绍了地埋管换热器的系统设计及使用效果。     

地热换热器传热模型中的瞬态点热源格林函数的解析

本文讨论了用于地热换热器传热分析的经典线热源模型的具体数学建模过程,给出了瞬态点热源格林函数的物理意义;进一步指出了地下初始温度场的梯度带来的附加温度场效应,最后通过仿真模拟地埋管制冷工况温度场得出忽略这一附加温度场对于地源热泵地埋管设计和土壤热物性测试而言不会有太大影响。     

桩基螺旋埋管换热器的沿程换热特性

建立了桩基螺旋埋管换热器的三维数值传热模型,研究了流体沿程换热特性和岩土温度分布特性。结果表明:桩基螺旋埋管换热器沿流动方向有进口、回填料热短路、小温差及出口4个换热阶段,每个换热阶段具有相应的换热特性;进行优化设计时,需控制小温差换热阶段的长度,增加其他换热阶段的长度,以提高螺旋埋管换热器的整体换热能力。     

某大型办公建筑的地源热泵空调系统方案设计

利用De ST软件计算分析了南京某大型办公建筑的全年动态负荷特点,基于土壤热平衡原则确定了该地源热泵项目的冷热源方案。该项目利用新风热回收技术大幅减少了冷热源系统需承担的建筑负荷,冷水机组+冷却塔与地埋管换热器联合的系统形式方便了运行管理,可为类似的大型公共建筑地源热泵空调系统方案设计提供参考。     

复合式土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素

以配置冷却塔的复合式土壤源热泵为研究对象,建立了地埋管换热器简化计算模型。分析了地埋管换热器管内水流量、进水温度、土壤初始温度、地埋管连接形式对其性能的影响。探讨了地埋管换热器与冷却塔的联合工作特性。     

灌注桩基埋管换热性能测试与对比分析

以江苏省昆山市地源热泵桩基一体化工程为研究对象,通过传统地埋管换热器与能量桩桩埋管换热器的换热试验对比,分别对传统并联双U垂直地埋管、并联双U灌注桩基埋管和并联双螺旋灌注桩基埋管等形式的换热器进行换热性能测试,得出3种埋管形式的平均换热量、单位管长平均换热量和单位埋管深平均换热量等因素的比对结果,并通过数据得出并联双U灌装桩基埋管换热器和并联双螺旋灌装桩基埋管换热器的每延米换热量分别是传统地埋管换热器的近2.5倍和5倍。     

间歇运行下土壤源热泵性能及土壤温度模拟

采用动态仿真软件TRANSYS建立土壤源热泵空调系统模型。针对供热工况,模拟地埋管换热器连续运行模式、不同间歇运行模式(日运行时间不同)下,土壤源热泵蒸发器出水温度、土壤温度随时间的变化以及供暖期能效比。地埋管换热器日运行时间越短,越有利于土壤源热泵的高效运行。     

污水换热器污垢热阻特性研究

通过实验方法测定了不锈钢、铜两种材质的螺旋管换热器在不同污水水浴温度下的污垢热阻随时间的变化规律,在污水条件下,铜制螺旋管换热器具有更好的传热特性。采用质量分析法和X射线衍射分析,得出污垢以微生物垢为主。     

并联双U型桩基埋管换热器换热性能研究

本文建立了并联双U型桩基埋管换热器传热问题的三维数学模型,利用江苏某工程现场实测数据验证了所建立模型数值解的准确性。对不同循环液流速,不同桩基长度和不同运停比等工况下埋管出口水温,单位桩深换热量,桩周温度以及桩周土壤温度进行了分析,揭示了出口水温、单位桩深换热量等性能参数在不同工况下的动态变化规律以及桩身和周围土壤温度改变而产生的热堆积现象,提出了单位桩身温度变化换热量β1和单位土壤温度变化换热量β2,评价了不同工况对换热性能影响程度。结果表明,高流速可以增强换热,但高流速工况下为了产生更多的换热量而带来的代价是更高的桩身和土壤温升,不利于长期运行。长桩基长度工况和运停工况可以在有利于长期运行前提下提高埋管换热器的换热量,且运停工况对换热性能的提升更为明显。     

忽略回填料与岩土热物性差异对桩基埋管换热计算的影响

桩基埋管换热器具有桩径大、埋深浅的特点,适用于桩基埋管特点的系列导热解析解模型被不断提出,但是该类模型均忽略了回填料与岩土热物性的差异。对于桩径较大的桩基埋管而言,较大的热物性差异将引起较大的计算误差。建立了区别回填料与岩土热物性差异的导热数值解模型,对比分析忽略热物性差异对桩基埋管换热计算的影响,研究表明:导热系数差异对桩基埋管长时间运行的换热热阻计算影响甚小;容积比热差异将引起桩基埋管较大的设计容量误差;桩径越大,热物性差异引起的计算误差越显著。     

地表水源热泵塑料螺旋管换热器面积设计

现有地表水源热泵换热器设计资料粗糙且不完全符合我国地表水的特点,应用误差较大.本文通过塑料螺旋管换热器设计计算简化数学模型的大量数值计算,可知在工程设计值范围内,影响其换热能力的显著因素是换热器进出口温差和地表水体流速,而换热介质种类、换热介质流速和地表水体温度等因素对换热器换热能力的影响不大.在此基础上,给出了供热、供冷工况的基本线算图和换热器进出口温差的修正系数公式、地表水体流速修正系数表.在保持基本线算图简便特性的同时,大大扩展了线算图的使用范围.本文结论可为我国地表水源热泵设计提供参考.     

土壤源热泵岩土热物性测试的参数分析

钻孔周围岩土热导率、单位体积定压热容与钻孔内热阻是土壤源热泵地埋管换热器设计的主要参数。采用基于线热源理论的参数估计法计算岩土热物性参数,对理论值施加高斯噪声扰动得到不确定因素影响的模拟值。通过数量级比较和参数估计法处理理论值和模拟值,分析各参数间的相互影响。岩土的单位体积定压热容对钻孔周围岩土热导率的影响较小,钻孔周围岩土热导率对其他两个参数的影响较大。     

双U形地埋管换热器冬季周围土壤温度变化

建立了计算地埋管换热器周围土壤温度的数学模型。结合天津地区某实际工程,采用跟踪测试方法研究了冬季双U形地埋管换热器周围土壤温度的变化。深度为10m以下的土壤温度基本不受环境温度的影响。随着深度的增加,土壤原始温度逐渐升高,在深度为10～120m范围内,土壤原始平均温度为15．9℃。地埋管换热器冬季的热作用半径为1．5～2．5m。