关于地埋管换热器热响应试验的讨论

本文综述了地埋管地热换热器热响应试验技术的发展和现状,介绍了美国相关的标准和技术要求.对我国现存的两种热响应试验方法,即"恒热流法"和"恒温法",进行了评价,指出:对于大中型的地埋管换热器项目,应当现场测试岩土体的热物性,并按规范的要求进行地埋管换热器的设计计算.     

武汉中华奇石馆地源热泵空调系统设计

介绍了该工程场地的热物性测试、地埋管换热器和空调系统的设计及地埋管换热器的施工,并就地埋管换热器设计和施工的关键技术问题进行了分析和探讨.     

地埋管地源热泵系统设计若干关键问题的研究

从土壤的热响应测试、地埋管换热器的设计和土壤的冷热平衡三个方面研究了地埋管地源热泵系统的设计,指出了目前存在的一些问题,并探讨了可能的解决方案,为相关设计提供参考.     

地源热泵地埋管换热器热响应试验方法及影响因素研究

岩土的综合导热系数是地埋管换热器准确设计的重要参数之一,获得岩土综合导热系数较为广泛的方法是现场岩土热响应测试。阐述了热响应试验的理论基础,介绍了热响应试验的两种方法,并对影响热响应试验结果的因素进行了分析。结果表明,测试时间、岩土初始温度及流体进口温度都会影响热响应测试结果的精度,因此,在进行热响应实验时,首先要保证足够长的测试时间,同时,要测试出准确的岩土初始温度。在测试过程中,要控制热响应测试系统地埋管进口处的温度和进出口温差,使其在热泵机组名义工况范围内。     

某地源热泵空调系统工程设计

根据工程所在地的客观条件,从热物性测试、埋管形式、埋管数量、系统配置等方面介绍了地埋管换热器和空调系统的设计以及地埋管换热器的施工,并就地埋管换热器设计和施工的关键技术问题进行了分析和探讨。     

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.     

基于MCGS的岩土热物性测试系统

根据传热学基本原理及地下埋管换热器模型,研制了一套基于MCGS的岩土热物性测试设备,对既有的地源热泵实验室地埋管换热器进行现场实测,得到了实验室所在地的岩土热物性参数。     

武汉与重庆典型地质结构下的地埋管换热性能

地埋管地源热泵换热器的换热性能受到不同地质结构的影响。以武汉和重庆地区的典型地质构成为边界条件,建立了三维地埋管的单孔双U管换热模型,通过模型计算,获得了两种地质条件下的地埋管换热性能,以重庆地区的地源热泵热响应测试结果以及工程运行数据出发,对模型的计算结果进行了验证,结果表明,模型吻合度较好,可以应用于工程分析。以模型为条件,进行地质结构对换热性能的影响度分析,预测了两地地埋管地源热泵的换热性能并计算得到换热器的平均换热系数分别为武汉地区K1=1.65(W/m·K),重庆地区K2=1.51(W/m·K)。     

基于热响应测试的分层土壤地埋管换热器数值模拟研究

结合热响应测试数据,建立了三维分层土壤地埋管换热器非稳态模型,并进行了验证。通过分析比较单层、分层土壤地埋管换热器模型,结果显示分层土壤地埋管模型误差较小;通过分层土壤地埋管模型分析了100 m、80 m、60 m深度埋管的换热性能,结果显示增加埋深时,单位延米换热量随着埋深的增加而减小,验证了热短路现象存在性。     

地源热泵地热响应测试影响因素分析

利用TRNSYS软件建立地热响应测试的模型,以单U型地埋管换热器为例,进行了不同埋深、不同流速、季节效应情况下的地埋管换热量及每延米换热量进行模拟。分析在同一土壤类型条件下,不同地热响应测试工况对测试结果的影响。在地源热泵系统设计过程中应充分考虑这些因素,优化系统设计。     

冬季工况下地埋管地源热泵系统中大地的自调节能力分析

以夏热冬冷地区某实际地埋管地源热泵系统为分析对象,对夏季采用冷却塔供冷而仅冬季采用地埋管和消防水池联合供热的系统运行参数进行了6 a测试。建立了地埋管三维管群模型,通过数值计算方法对地埋管周围岩土的温度分布进行了热平衡分析和计算。通过测试数据与理论计算结果进行对比分析,得到了影响大地自调节能力的影响因素。     

回填材料对土壤热泵U型埋管换热器性能的影响

本文以能量守恒和质量守恒为基础建立了土壤耦合热泵U型埋管换热器三维非稳态模型,重点研究了回填材料导热率对U型埋管换热器换热性能的影响。结果表明:强化换热型回填材料可以大幅度提高钻井换热器的换热能力,钻井的换热能力随着回填材料导热率的增加而不断提高,但回填材料导热率并非越高越好,而是应该稍高于钻井周围岩土层的导热率。     

U型地埋管换热器的模拟研究

针对垂直U型地埋管换热模拟时边界条件的设置问题,建立地埋管换热器二维模型,在二维模型的平台上,分别对当量模型土壤导热系数λ值为0.0108、0.022、0.0287等三种情况进行了模拟,达到验证当量模型能够有效代替实际传热模型这一目的。另外还建立了地埋管换热器三维模型并进行模拟验证。结果表明本文建立的地埋管换热器当量模型非常适合应用于长期连续运行系统的模拟计算。     

地埋管换热器换热性能影响因素的研究

分析了地埋管换热器的传热模型及适用条件,讨论了影响地埋管换热器换热性能的因素,包括土壤热物性、回填材料、地下水流动、土壤冻结、埋管之间的热干扰以及管内循环流速,总结了目前国内外研究的不足,并指出了下一步的研究方向.     

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。     

地层热物性原位测试方法及仪器

地层热物性参数是影响地源热泵地下热交换管长度的主要因素。对于大型的垂直埋管热泵系统。需进行现场地层热物性原位测试。可以得到较准的钻孔的地层平均导热系数和钻孔的热阻。BTR-4000型地层热物性原位测试仪为准确设计地源热泵地下埋管长度提供了一种手段。经测试应用,对于垂直埋管地下换热器而言。圆柱源模型比线热源模型的分析解更具有清晰的物理意义和更高的模拟精度。     

Development of a numerical model to predict heat exchange rates for a ground-source heat pump system

Ground-source heat pump (GSHP) systems can achieve a higher coefficient of performance than conventional air-source heat pump (ASHP) systems. For the design of a GSHP system, it is necessary to accurately predict the heat extraction and injection rates of the heat exchanger. Many models that combine ground heat conduction and heat exchangers have been proposed to predict heat extraction/injection rates from/into the ground in the research field of heating, ventilation and air-conditioning systems. However, most analysis models are inaccurate in their predictions for long periods because they are based on a thermal conduction model using a cylindrical coordinate model or an equivalent diameter model. In this paper, a numerical model that combines a heat transport model with ground water flow and a heat exchanger model with an exact shape is developed. Furthermore, a method for estimating soil properties based on ground investigations is proposed. Comparison between experimental results and numerical analysis based on the model developed above was conducted under the conditions of an experiment from 2004. The analytical results agreed well with the experimental results. Finally, the proposed model was used to predict the heat exchange rate for an actual office building in Japan.     

Comparison of the thermal performance of double U-pipe borehole heat exchangers measured in situ

A borehole heat exchanger is a ground heat exchanger devised for the extraction or injection of thermal energy from/into the ground. The thermal performance of a borehole heat exchanger can be assessed with a response test. The response test method allows the in situ determination of the thermal conductivity of the ground in the vicinity of a borehole heat exchanger, as well as the effective thermal resistance of this latter.The response test method is briefly described before it is applied to several designs of double U-pipe borehole heat exchangers. The tests have shown the viability of the method. They reveal that the thermal resistance can be decreased by 30% when quartz sand is used instead of bentonite and when spacers are used to keep the plastic pipes in contact with the borehole wall. With a common heat extraction rate of 50 W/m of borehole length, the temperature gain in a heat pump evaporator is +2 K. Finally, a mobile device has been developed to offer the possibility of accomplishing a response test.