竖直单U型地埋管传热模拟分析

针对地源热泵系统中的竖直单U型换热器的传热问题,利用FLUENT软件对其传热特性进行了稳态数值模拟。计算了管内流速,回填物导热系数,支管间距等因素对竖直单U型地埋管换热器换热性能的影响。通过数值模拟发现,管内流速过小时,地埋管换热器会出现严重的热短路现象。对比分析得出管内最佳流速为0.6 m/s～0.8 m/s;进回水支管间距越大,地埋管换热器换热性能越好;回填物的导热系数是影响地埋管换热器换热性能的一个重要因素,其最佳值与管内流速和管间距有关。综合考虑上述3个因素对地埋管换热器换热性能的影响,得出了支管间距为86 mm,管内流速为0.6 m/s～0.8 m/s,回填物导热系数为土壤导热系数的1～2倍时,竖直单U型地埋管的换热性能最好的结论。     

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U型竖直埋管换热器性能实验分析

利用已经搭建好的地源热泵实验系统对系统的U型竖直埋管换热器进行实验研究。分析了系统进入非稳态导热的"正规热状况阶段"的特性,对比了夏季连续运行工况下埋管间距为4 m时,单、双U型埋管换热器的换热性能及不同运行方式下埋管换热器的换热性能,探讨了冬、夏两季地源热泵系统的运行性能差异。     

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。     

镀锌钢管套管式地埋管换热器换热影响因素研究

以武汉地区为例,使用TRNSYS软件中PID控制器使镀锌钢管套管式地埋管换热器系统在运行过程中进出水平均温度维持在冬季7.5℃、夏季32.5℃的设定温度,模拟研究钻孔深度、钻孔间距及内管流体流速对套管式埋管换热器换热量的影响。得到钻孔深度从80 m变化至120 m时,换热器的冬季延米平均换热量变化较小;夏季延米平均换热量呈上升趋势,最高可上升6.6%。当钻孔间距从3 m增加至6 m,冬、夏季平均延米换热量分别升高2.5%和1.6%。管内流速从0.03 m/s变化至0.7 m/s时,换热量逐渐上升并趋于平缓。将镀锌钢管套管式换热器与两种常规埋管换热器(单U-PE管和双U-PE管)对比,得到镀锌钢管套管式换热器换热效果最好,其冬季延米平均换热量分别高出常规换热器32.6%和28.5%;夏季延米平均换热量高出常规换热器29.6%和25.7%。     

合肥地区垂直U型埋管换热器实验分析及模拟

文章选取80m深垂直U型埋管换热器进行了理论分析,建立了埋管换热器以及周围土壤温度场的数学模型,实验分析了合肥地区夏季典型气候条件不同运行模式下地埋管换热器的换热性能及其周围土壤温度场的变化情况;最后对地埋管换热器长期运行工况进行了模拟,给地源热泵系统施工提供了一定的参考价值。     

不同地质条件下地源热泵取热方式技术经济性分析

以保定市某地源热泵项目为研究对象,详细分析了钻孔设置竖直埋管换热器方式和地下水抽灌井方式的系统设计方案、资源条件、初投资及运行成本。结果表明地下水抽灌井方式取热方案的初投资是钻孔设置竖直埋管换热器方式的1/2以下,但其总运行费用要远高于钻孔设置竖直埋管换热器方式。     

中深层地埋管换热器最佳钻孔间距的模拟研究

利用地热之星Ⅱ商业软件,对中深层套管式地埋管换热器最佳钻孔间距进行模拟研究。钻孔深度为2 000 m,直径为446. 7 mm,地埋管的高度与钻孔深度取值相同,循环水采用外进内出的流动方式。取热时间为供暖期,其他时间为土壤温度恢复时间。在地埋管取热负荷一定的条件下,钻孔热影响半径随着运行时间的延长而增大。随着运行时间的延长,供暖期的取热量超过了土壤的自然恢复能力,不利于长期运行,应考虑向土壤补热。当地埋管换热器取热负荷为200kW时,最佳钻孔间距推荐值(对应运行时间为20 a)为133 m。当运行时间一定时,钻孔热影响半径随取热负荷增大而增大。在实际工程中,中深层套管式地埋管换热器最佳钻孔间距的确定,应同时考虑取热负荷和运行时间。     

地埋管换热器井群换热特性的研究

由于区域供热供冷能源站的建设,土壤源热泵系统规模的扩大,地埋管换热器井群的规模也随之扩大至上千口。现有的对于井群换热特性的研究已不适用于大规模换热器井群。本文总结分析了国内外井群传热模型、井群换热特性、井群区域土壤热平衡的研究现状,提出了对于大规模地埋管换热器换热特性研究的必要性及应研究的内容,以提高地埋管换热器的换热效率,保证地源热泵系统运行的稳定性。     

地源热泵系统地下换热器设计讨论

讨论了地源热泵地下埋管换热器设计中的岩土的热物性参数确定、垂直竖井的回填料、岩土冻结对埋管换热器传热的影响、埋管形式、埋管深度、地下埋管系统环路方式、埋管材料、埋管间距、埋管内工作流体以及地下岩土热平衡等问题。