竖直U型地埋管的换热性能分析

竖直U型地埋管换热器是地源热泵系统的重要组成部分,其换热性能直接影响地埋管设计参数的确定.本文以有限长线热源理论为基础,采用叠代法,计算了竖直U型地埋管的换热特性,并进行了实验验证.在此幕础上,对比分析了各相关参数对单U和双U并联地埋管换热器换热特性的影响,为准确确定竖直U型地埋管换热器的换热性能、进行换热器设计提供了必要的参考.     

基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。     

竖直单U形地埋管换热器单因素敏感性分析

基于竖直单U形地埋管换热器的热渗耦合传热模型,分析了岩土导热系数、岩土体积热容、岩土孔隙率、原始地温、地下水渗流速度、埋管深度、管内流体流量、地埋管进口水温及运行模式等因素对地埋管换热器换热性能的影响。进行了单因素回归分析,拟合得到了单位井深换热量及地埋管出口水温与各个参数的回归方程。     

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。     

中深层套管式埋管换热性能的研究

地源热泵系统由于节能环保的优势广受关注。相较于传统的浅层地埋管换热器,中深层地埋管换热器具有单位面积取热量大、取热稳定等优势。本文建立了中深层套管式地埋管换热器的数值传热模型,对不同钻孔深度、岩土层导热系数、大地热流密度下,套管式地埋管换热器的换热性能进行了研究。并得出如下结论:加深钻井深度、岩土层导热系数分层递增、在土层导热系数分层递增的情况下大地热流密度越大,均能使得套管式地埋管换热器换热性能越好。研究结论可以为提高中深层地埋管地源热泵系统的换热性能提供一定参考价值和指导意义。     

基于换热能效度的竖直地埋管埋设深度设计

根据地埋管传热特性,提出了地埋管换热能效度概念.建立了竖直地埋管换热器的三维传热模型,模拟计算了地埋管换热器能效度在不同埋设深度条件下的分布.揭示了区段能效度的迁移特性,将地埋管换热区域沿埋设深度范围分为无效换热区域和有效换热区域,并给出了基于换热能效度的地埋管换热器长度设计方法.     

无渗流条件下U形地埋管换热器能效特性研究

选取无穷远边界值,利用三维数值模型对无渗流条件下地埋管换热器传热过程进行动态模拟,研究了地埋管换热器能效系数的主要影响因素.结果表明,增大岩土体导热能力和埋设深度及适当减小管内流速能够提高地埋管换热器的能效系数,而加大支管间距仅能在较短换热时间内提升地埋管的换热能效;采用间歇运行模式,特别是小周期循环和较长时间温度恢复期,有利于提高地埋管换热器的能效系数;岩土体初始温度和地埋管进口温度的变化并不影响地埋管换热器的能效系数.     

基于岩土体蓄能平衡的竖直地埋管换热器设计方法

针对地埋管运行换热性能,提出了基于岩土体蓄能平衡的地埋管地源热泵系统设计方法,主要涵盖了设计基础资料的提取、蓄能平衡原则的实现以及设计目标与方案的确立.阐述了地埋管换热特性及其对岩土体蓄能平衡的影响,在此基础上给出了基于蓄能平衡原则的地埋管地源热泵系统设计方法,并通过实验数据验证了该设计方法的有效性.     

山东文登市博展会议中心地源热泵空调系统设计

介绍了该工程场地岩土热物性测试、地埋管换热器和空调冷热源的设计,并就地埋管换热系统设计中的一些关键问题进行了探讨和分析。     

严寒地区岩土热响应试验与地埋管地源热泵系统应用

结合严寒地区某工程,建立了两口120m深U形竖直埋管试验井并进行热响应试验,利用Kelvin无限长线热源理论模型计算了岩土层热物性参数及地埋管换热器的换热能力,分析了地埋管换热器的热阻特性,得出了夏季直接取冷条件下的单井取冷量与冷水温度的关系,并给出空调方案。依据土壤热平衡、初始土壤温度、地埋管换热器的换热能力及全年负荷等因素,确定了太阳能结合土壤蓄热的地埋管地源热泵系统供热供冷方案。