基于热作用半径的地埋管换热器储热特性研究

在理论推导热作用半径的基础上,对单U型地埋管换热器进行数值模拟与数据分析,结果表明不同运行方式、不同进口水温对热作用半径的影响并不显著。基于热作用半径理论,研究了地埋管换热器的储热特性,包括平均储热密度和储热密度分布,得出间歇运行能够增强土壤的储热潜力。土壤平均储热密度随进口水温的提高而近似线性增大。U型管累计散热量相同时,连续运行的地埋管周围土壤在近壁端储热密度均大于在间歇运行情况下的储热密度,远端则相反。     

地下水渗流对地埋管周围土壤影响的模拟研究

文章利用商业建模软件GAMBIT和FLURNT对垂直地埋管换热器与周围土壤换热进行了数值模拟,区别于以往的纯导热模型,文章基于饱和多孔介质和地下水流动理论,建立垂直地埋管换热器三维模型,模拟地下水渗流对垂直地埋管换热器周围土壤换热的影响。主要通过三维垂直单U型地埋管换热器的热渗耦合模型,研究在地下水渗流条件下,对周围土壤的影响。     

U型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管，建立周围土壤的非稳态温度场的数学模型，并利用MATLAB软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟，其结果与实测值非常吻合，并得到土壤温度沿径向、纵向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律，为U型垂直埋管的埋深及间距设计提供参考。     

基于内外场合算的垂直埋管换热器传热模型

该文建立了垂直地埋管换热器传热理论模型,该模型能考虑钻孔内比热容和地埋管内循环液体沿竖直方向的对流换热。基于该理论模型编制了相应的计算软件,分析了竖直地埋管换热器钻孔内材料参数对其换热效率的影响。计算结果表明:当钻孔内回填料的导热系数较大、U形管两臂较近时,两臂之间会发生明显的热短路现象;U形管两臂间距越大,换热效率越高;U形管管径越大,换热效率越高;回填料的比热容对地埋管的换热效率在短期内有一定影响,当地埋管地源热泵系统长期运行时,回填料比热容的影响可以忽略;钻孔内回填料的导热系数对地埋管的换热效率有较大影响,当其小于岩土层导热系数时,地埋管的换热效率会随回填料导热系数的增大而较快提高;但当其大于岩土层导热系数时,由于两臂间的热短路增强,地埋管的换热效率随回填料导热系数的增加而趋于平缓。     

垂直U形管内含油制冷剂流动的数值分析

利用EES软件对直接膨胀式地源热泵系统中U形埋管换热器内含油制冷流动状态进剂行了模拟分析。模拟分析结果表明:含油制冷剂压力沿U形埋管先缓慢增加后减少;温度沿U形埋管先增加后减少,进入过热区后急剧增加;在U形埋管上升管段中含油制冷剂不存在泡状流,以弹状流和环状流形式存在,且以环状流为主;最小回油速度随U形埋管管径的增加而增加。计算结果和实验结果的对比表明实验系统能够正常回油。     

土壤源热泵地埋管传热与机组性能的实验研究

在夏热冬冷地区的长沙建立了土壤源热泵系统实验台,开展了制冷工况下垂直U型地埋管换热器的实验研究,测定了地埋管周围的土壤热物性,分析了地埋管换热器的钻井深度、埋管类型、循环水流量等参数对地埋管传热和机组性能的影响。研究结果表明,选择合适的换热器类型、增大地埋管深度、提高循环水流量可以有效提高单位井深换热量。     

内置并联U形埋管能量桩的换热性能研究

建立了内置并联U形埋管能量桩热交换的理论模型,该模型考虑了管内循环液体竖向对流换热和支管之间的热干扰。通过与数值模拟结果的对比,验证了所提模型的可靠性。基于该模型分析了桩内埋管布置形式对能量桩换热效率的影响,结果表明：整体上能量桩换热效率随埋管数量增加而提高,尤其是桩内埋管数较少时,而当埋管达到一定数量后,再增加对能量桩的换热效率影响很小;若埋管数量一定,桩内所有U形管的支管等间距布置时能量桩的换热效率最高;U形管进出水支管的布置顺序对能量桩的换热效率影响很小;若循环液流动速度保持不变,增加埋管直径能增大能量桩的换热效率。     

某污水处理厂气流组织模拟分析

土壤源热泵地埋管换热器中的传热过程是三维非稳态的传热,影响因素非常复杂。采用基于线源理论的单U形地埋管换热性能简易计算模型,利用正交试验法对地埋管换热性能的影响因素进行了敏感性分析。     

土壤温度场对垂直单U形埋管换热性能的影响分析

针对广州地下50m以内土壤温度场,研究广州地区土壤温度的分布特性和变化规律,建立垂直单U形地埋管地下换热区域温度场的三维稳态和瞬态传热模型,模拟冬季工况下埋管区域土壤温度场的分布情况,分析不同土壤初始温度对地埋管换热器埋管深度的影响。最后,计算某一别墅工程动态负荷,选用GLHEPRO3．0进行为期30年的系统运行模拟,分析地下埋管区域土壤热平衡对埋管换热性能的影响,从而为广州地区推广使用土壤源热泵系统的长期高效运行提供理论参考。     

冬季地埋管周围土壤温度场的模拟与分析

建立冬季工况下垂直u形埋管周围土壤温度场的简化模型,结合现有工程系统测试所得基础数据,利用ANSYS有限元软件进行模拟计算,得到埋管周围土壤的温度场分布。通过分析获得在武汉地区土壤源热泵运行时,埋管周围地温特性沿径向的变化规律以及埋管的热扰动半径。     

地下水渗流对地埋管换热器换热的影响研究

为确定土壤源热泵中垂直单U型埋管方式下渗流对地埋管运行时周边土壤的温度波动及不同渗流速度对其换热的影响,采用整体求解法利用数值模拟软件参照大连某工程项目建立了地埋管三维非稳态传热模型,通过实验结果与模拟结果的对比验证其模型可靠性。对冬季有无渗流工况下运行的地埋管换热器进行数值模拟并将模拟结果进行比较分析。得出有渗流时地埋管换热产生的冷量不易集中在埋管侧,可解决土壤冷堆积问题并提高了埋管换热器换热效率的结论。冬季单位井深换热量增加33.4%,换热效率提高32.5%,有效减少系统初投资。     

地源热泵地埋管热短路问题的研究

地源热泵系统研究的重点和难点在于地埋管换热,归纳了影响地埋管换热诸多因素,认为受管内流体与土壤温差、管内流态、供回水管间距、回填材料导热系数、运行时间长短等因素影响,通过对单U地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了保温地埋管、非保温地埋管、不同保温管长度及不同运行工况下换热情况,比较分析的结果表明,保温地埋管换热能力要高于非保温管,保温管长度要适宜,不同运行工况对地埋管进出口温差和换热量影响不同。     

单U形竖直地埋管供回水管间距对传热的影响

以热阻分析及格林函数为基础,利用解析方法对地源热泵单U形竖直地埋管的供回水管换热状态进行分析,并对不同埋管间距下传热过程进行计算。计算结果表明:U形地埋管中存在临界供回水管间距,当供回水管间距小于临界值时,供回水管之间存在热短路,回水管处于不利的换热状态;当埋管间距大于临界值时,无热短路现象,供回水均处于有利的换热状态,且管间距越大,地埋管换热状态越好。最后通过数值模拟和实测方法验证理论计算结果的正确性,并根据计算结果提出判断热短路产生的方法。     

地源热泵桩基螺旋埋管传热性能的数值模拟分析

对地源热泵桩基埋管的传热性能进行了数值研究。以螺旋桩基埋管作为研究对象,采用CFD软件进行模型建立及数值求解,对埋管内水温特性、土壤及桩基内的传热特性进行了分析。结果表明,不同运行模式下,埋管内水温沿埋管长度方向呈线性下降且出口水温均随运行时间而缓慢增长;对于短时间歇运行模式,埋管向桩基的排热量大于土壤排热量,运行时间内,土壤及桩基温升均满足规范要求,不会对其结构特性产生影响。     

土壤源热泵垂直埋管温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管,建立了周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用MATLAB软件进行求解,得到了数值解。通过对夏季制冷工况的模拟,得到土壤温度沿径向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律。     

地源热泵地埋管周围土壤温度特性研究

针对地源热泵系统在夏热冬暖地区长期运行可能引起的地下温度场热量累积问题,提出地源热泵系统通过制冷、停机和制热3种工况的交替运行这一解决措施。采用有限长线热源模型,并利用迭加原理,对钻孔不同深度处、距离钻孔中心不同半径处及不同运行策略下U形埋管地下换热器周围温度场的变化进行研究。对指导地源热泵系统的工程运用具有实用价值。     

U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟，确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间，定量预测热干扰的程度及其结果。通过对管群间热干扰的分析，提出解决方案，为U型垂直换热埋管的地下管群的设计提供参考依据。     

地源热泵地埋管换热器换热性能研究北大核心CSCD

地埋管换热器的换热性能对地源热泵系统的整体性能具有重要影响,基于传热理论分析及CFD模拟,能够快速精确地分析地埋管换热器的换热性能,提高地源热泵系统方案设计的准确性。本文建立了地埋管换热器的有限长线热源模型,分析了单个地埋管换热器的温度变化情况及单位长度换热量;通过CFD模拟分析了四个单U型地埋管换热器组合的传热特性,得到换热器及土壤的温度场分布,并研究了土壤的温度恢复特性。     

地源热泵桩基埋管换热性能的数值研究

采用Fluent软件对地源热泵桩基埋管换热性能进行了数值研究,讨论了桩基深度和流速对传热的影响:埋深从20m增加到40m,桩基单U型埋管的单位埋深换热量减小约21%;随着设计流速增大,单U型埋管的单位埋深换热量增加,且随流速的增加,换热量增加速度减慢。上述结果可为垂直桩基地埋管的选型及设计提供一定的理论依据。     

稳定运行的土壤源热泵系统管群内、外土壤温度场对比分析

基于上海某工程实例,对长时间(≥10h)稳定运行的土壤源热泵中央空调系统单U型地埋管换热器外壁土壤温度场、管群内土壤温度场、管群外土壤温度场变化进行全年测试,并对三种测试数据做了对比分析。测试结果表明:管群外浅层土壤(深度≤25m)温度一年四季变化波动比较大,且地下浅层土壤温度出现最高月份相比于地上环境出现最高温度的月份存在一定的延迟性;管群内的土壤温度会随着系统的长时间稳定运行呈现升高趋势,使地埋管换热器表面与周围土壤之间换热温差减小,导致换热效率下降。通过数据对比分析发现,对于冷负荷明显大于热负荷的建筑采用土壤源热泵系统,若长时间连续稳定运行对地埋管与土壤之间换热造成的影响夏季明显高于冬季。研究结果表明,适当增加钻孔间距、对地源热泵系统采取间歇性运行的模式对加强地埋管换热器与土壤之间的换热至关重要。