地下水渗流对垂直埋管换热器换热性能影响的实验研究

地埋管换热器的换热性能是地源热泵空调系统设计的关键问题之一。建立了地源热泵砂箱实验台,实验研究了地下水渗流对地源热泵地埋管换热器换热性能的影响。研究结果表明:地下水渗流可以强化地埋管的换热,且随着渗流速度的增大,强化换热作用越明显。另外,实验结果也表明,U型管周围温度峰值的位置会沿渗流方向向下游偏移,地埋管群布置时应避开该位置,以强化埋管的换热。     

地下水流动对地埋管换热器的影响研究

基于单U竖直地埋管换热器的热渗耦合传热模型模拟分析了夏季工况下地下水流动对地埋管换热器的影响,发现有渗流土壤中随着地下水流速的增加,地埋管换热器单位井深换热量升高,出口水温降低,并且地埋管区域换热达到稳定的时间会缩短,而且使换热器换热达到稳定时能够保持较高的换热量和较低的出口水温。     

地下水渗流速度对地埋管地源热泵系统的影响

以某体育场为例,建立地埋管地源热泵系统中长期运行模型,进行为期10年的系统模拟运算,得到该区域土壤温度场变化规律。结果表明:渗流速度对于地埋管地源热泵系统地理管换热器及土壤换热影响较大,地下水渗流速度为15 m/a时,运行3~4年后,换热井所在区域的土壤温度场将趋于稳定,由此可判断在地下水渗流较充分的区域,地埋管地源热泵有条件达到土壤冬夏季热量平衡。     

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。     

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。     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。     

进口流体温度对U型地埋管换热器换热性能的影响

利用土壤源热泵的热传递模型,模拟分析了在夏季运行工况时不同进口流体温度下井群换热器的换热规律,探讨了不同进口流体温度对换热器换热性能的影响,得出了不同进口流体温度下井群换热器换热量的计算方法,为工程实际提供了理论依据。     

银川市地埋管换热器不同深度换热能力分析

结合银川市地层特征及地源热泵以冬季供暖为主的特点,为提高地埋管换热器的换热能力,保证系统冬季取热量与夏季排热量基本平衡,维持系统长期稳定运行,提出适当增加垂直地埋管钻孔深度的方案。对银川市某地埋管地源热泵项目2组不同深度试验孔进行现场热响应试验,得到岩土体地埋管深度范围内的初始平均温度、综合导热系数和单位孔深取热能力随钻孔深度增加而增加的结论。研究结果可为该地区地埋管地源热泵项目可行性研究、工程设计提供参考。     

水平埋管换热器换热性能数值模拟研究

为进一步推广水平埋管式地源热泵系统的运用,以土壤毛管水理论为基础,结合数值仿真试验探讨了水平埋管换热器在不同地下水位深度、不同土壤类型、不同水平管换热器构造下的换热性能,通过对输出参数埋管出口水温、水平管延米换热量以及土壤温度场分布情况的分析,揭示了相关参数对水平管换热性能的影响机制.研究表明:随着地下水位线埋深变浅,...     

某大型热泵地埋换热器换热模拟研究

本文首先建立了德阳火车站地源热泵地埋换热器模型。然后利用ANSYSY有限元分析软件进行网格划分和数值模拟,通过实测进出口温度及单位井深换热量等值与相关模拟值对比,验证模型的正确性。在此基础上了主要模拟分析了流体不同入口流速对地埋换热器换热特性的影响,不同土壤物性参数对换热特性的影响。此外,还模拟研究了某一非稳态运行时间段内,不同径向处土壤温度分布。     

地埋管虹吸换热井技术研究

分析现有地源热泵系统的原理及构成,提出地埋管虹吸换热井系统的地源热泵新技术,利用多孔的渗水套管加虹吸管取代地埋管井的封闭式套管,根据虹吸原理通过设置在虹吸井内潜水循环泵实现系统循环。并对地埋管虹吸换热井系统与其他地下水地源热泵系统进行对比分析,指出地埋管虹吸换热井系统具有打井数量少、换热温差大、一次投资及运行费用相对较低的优点。     

地源热泵地埋管换热设计计算

对武汉地质构造特点,对地下一定深度的温度场进行研究,并对地埋管的换热设计计算中的若干问题进行了研究,在简化计算换热模型的基础上,在Excel上用VBA编写宏功能,得到实用的地埋管换热的工程设计计算方法,是一种工程易用的计算软件。同时将这种计算方法应用到了一个实际工程中。     

地下水流动对地埋管热作用距离影响的研究

地埋管换热器周围温度场随着运行时间变长不断向远处扩散,地下水流动使得埋管热作用距离沿流动方向大大增加。通过饱和含水层内地埋管换热模型,得到了地下水流动作用下埋管热作用距离的近似表达式,分析了地下水流速、土壤导热系数和孔隙率对热作用距离的影响。借助于地埋管热作用测试平台,分析了地下水流动作用下埋管热作用距离和热恢复特性,结果表明:地下水流动使得埋管热作用距离远大于纯导热模式,且热作用距离在埋管轴向不同埋深处大小不一,建议在地下水流速大于1×10-6m/s的地质区域,沿地下水流动方向设置埋管间距为8~10 m。     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

地埋管换热器实际运行时,热流总是变化的。为了研究变热流模型的正确性,本文讨论变热流下叠加原理在无限长线热源模型中的应用,以及此模型下地埋管换热器进出口水温的理论解。先保证热流恒定,对上海市某别墅地源热泵项目进行现场实测,将测试得到的相关参数作为已知。待岩土温度恢复到初始值时,进行变热流试验,通过变热流模型计算的进出口水温与实测的进出口水温比较,相对误差基本小于2％,最大误差不超过3％。     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明：在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50％～60％;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145％;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。     

地源热泵地埋管换热器传热特性影响因素分析

以地源热泵地埋管换热器为研究对象,介绍了U型管地下换热器的换热过程,并在该种换热器简化图的基础上,对影响该换热器传热特性的因素分别进行了分析,尤其对影响因素中的介质流量、埋管深度、土壤材料、回填材料、地下水水位、U型管间距等进行了重点分析。同时,分别对砂石地质及黏土地质条件下单U、双U型地埋管换热器的经济性作了分析。在埋管方式相同的情况下,在黏土地质条件下的经济成本要低于在砂石地质条件下的经济成本,这主要是由于在黏土地质条件下的钻井费用要远远低于在砂石地质条件下的钻井费用。通过此次分析,对未来地源热泵系统地埋管换热器的应用及改进具有一定的指导意义。     

竖直地埋管换热器热响应测试研究

介绍了竖直地埋管换热器热响应测试的数学模型、测试系统及测试方法。以株洲市某工程为实例,通过恒热流法对竖直双U型地埋管试验孔进行了热响应测试,得到了每米孔深换热量及岩土的热物性参数,为实际工程地埋管换热器的设计提供基础数据,并运用TRNSYS软件对换热过程进行了瞬时动态模拟,验证了测试的准确性。     

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。     

U型地埋管换热器热短路特性研究

针对竖直U型埋管地热换热器管间热短路问题,建立了U型埋地换热器三维传热模型,对地源热泵竖直型埋管地热换热器的热短路现象进行了量化分析,并对影响热短路的主要参数进行了模拟分析。研究表明,增大支管间距可减小热短路现象,但在加大钻井直径困难的条件下,增大管间距受限,所以效果不显著;但不同回填材料的导热系数对热短路的影响较大。因此,减小U型管地热换热器支管间热短路的有效措施是合理选择回填材料的导热系数。     

地埋管换热器占地面积及钻井费用方案设计

常规设计的地埋管换热器会出现埋管占地面积大、钻井费用过高的问题。本文以地埋管常规设计工况为基础,建立地埋管换热器的设计模型,优化换热器的布置形式。结果表明:相比常规布置形式,优化模型可得到较小的埋管间距和埋深,其中:制冷工况下,土壤温度变化量为3~10 K时,对应的最小埋管间距范围为0.7~3.5 m,对应的最小埋深范围为20~110 m;制热工况下,土壤温度变化量为3~10 K时,对应的最小埋管间距范围为0.4~2.0 m,对应的最小埋深范围为5~35 m。通过随机组合埋深及埋管间距进一步优化研究发现:埋深大于25 m时,占地面积小于常规占地面积;埋管间距大于1 m时,钻井总费用的比值都小于1。