地源热泵系统双U型埋管换热器的测试实验

建立双U型垂直埋管试验井测试实验装置,通过现场测试采集当地的岩土热物性参数,从而确定土壤的原始地温、单位井深的散热量等参数,对地源热泵设计有一定的参考价值.结果表明,土壤的原始地温为19.2℃;夏季工况下,地下换热器的进、出口水温度分别为35"C和31℃时,单位井深的散热量为62.55W/m.     

成都某综合交通枢纽浅层地源热泵地埋管热物性分析与系统评价

基于成都某综合交通枢纽南北场咽喉区开展地质勘察数据,并对其开展岩土热响应试验分析与评价。地勘结果表明,工程区地下水类型主要为基岩裂隙承压水,地下水的渗流作用加强了热量交换速率,使测试得到的岩土体的综合热换功率值偏大,地下水对地埋管式地源热泵系统的运行较为有利。工程区的岩土体双U平均导热系数平均值为：2.45～2.78W/(m·K),所在地的岩土体（深度110m内）初始平均温度为18.32℃。各试验孔中,双U形式的地埋管换热功率均大于单U形式的热换功率,换热功率提高约22%。从测试效果和经济角度出发,结合四孔联合测试工况,建议选用双U25地埋管,夏季标准工况释热能力为42.89W/m,冬季标准工况取热能力为-42.66W/m。全年动态负荷计算分析结果表明,站房部分由可再生能源提供的空调冷热负荷比例可达32.1%,枢纽部分由地源热泵系统提供的空调冷热负荷比例可达21.5%。该研究成果可为在轨道交通领域推进浅层地热能利用提供可靠的技术路线及理论依据。     

某工程实施地源热泵系统的可行性研究

以某工程为例,对其全年吸放热不平衡率进行分析,并通过对两测试井进行夏季工况条件下的地埋管换热性能实验,得出夏季单位井深换热量为 108.5W/m,理论分析冬季单位井深换热量为57.1W/m,最后与常规空调系统进行经济性比较,最终论证该工程实施地源热泵方案的可行性。     

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。     

岩土热物性测试若干问题探讨

针对目前在地源热泵岩土热物性测试领域存在的不规范现象,在研究与实践基础上,对测试参数、数据处理、功率、单位延米换热量的获得方法、测试工况等问题进行讨论,并提出相关建议。     

竖直地埋管单位井深换热量影响因素回归分析

基于单U竖直地埋管换热器的热渗耦合传热模型进行大量的数值模拟计算,并用SPSS统计分析软件对计算结果进行了一元和多元回归分析,从而对地下埋管换热器单位井深换热量的影响因素,诸如岩土热物性、地下水流动、地埋管参数、循环液参数和运行模式等的影响程度进行了研究。用一元线性和非线性模型回归得到了单位井深换热量与各个参数的关系式;用多元线性模型回归得到了单位井深换热量的预测方程式,并分析了各因素影响的重要程度,用于指导工程实践。     

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。     

基于测试工况下的四川青川地区地源热泵系统 地埋管换热性能分析

通过热响应测试,对四川青川地区某工程场地地质和地埋管换热情况进行了勘察及测试分析。地勘结果表明地下渗流对地下换热有明显影响,获得各测试工况动态负荷下的地下动态换热性能。从测试数据可以分析得到,冬季状态下进行夏季的热响应测试会影响地下换热器的换热性能,并提出了出水管保温等处理措施。根据工况和运行数据分析,提出了合理认识单位井深换热量的重要性。     

跨季节土壤蓄冷-土壤源热泵系统长期运行特性实验研究

为解决土壤源热泵在长期运行条件下土壤热失衡导致的运行效率下降问题,针对夏热冬冷地区的特点,提出一种利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节蓄冷-土壤源热泵系统。利用地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了系统运行3年的供冷、供暖、蓄冷工况实验,综合分析了埋管进出口水温、气温、土壤温度、土壤及埋管换热量、单位埋深换热量等参数,研究系统的长期运行特性。研究显示:3年的土壤平均温度分别上升0.14℃、0.22℃、0.20℃,总体来说升高幅度较小;蓄冷时的室外气温越低、土壤与室外空气的温差越大,蓄冷效果越好;埋管进出口平均温差、土壤平均温度变化、土壤换热量、埋管换热量、单位埋深换热量的大小关系一致。研究结果表明,跨季节蓄冷维持了土壤的长期热平衡,系统的长期运行效果较好。     

基于全年热平衡的混合式地源热泵运行特性的实验研究

通过实验分析得出混合式地源热泵在工程应用中的意义。指出合理的混合式地源热泵冷却塔与地埋管的连接方式,在综合考虑地源热泵地埋管全年吸热排热平衡与地源热泵系统效率的基础上得出混合式地源热泵的合理控制方式和控制参数。指出地埋管单位井深换热量无明确的意义,提出地埋管单位井、地埋管内换热介质与土壤原始温度单位温差换热量的意义,并在本实验中给出地源热泵机组制冷效率与地埋管出口水温的关系。     

地源热泵岩土导热系数测试影响因素分析

建立了地源热泵岩土导热系数现场测试系统的三维数值模型,基于所建数值模型分析了测试时间、舍弃初始小时数、钻孔半径、岩土体初始温度、加热器输入功率等因素对岩土导热系数测试结果的影响。研究结果表明:热响应测试时间应大于70h;对于柱热源模型,随着钻孔尺寸的增大,辨识得到的导热系数逐渐减小;岩土初始温度对岩土导热系数辨识结果没有影响,但采用参数估计法作为辨识方法时,岩土初始温度的测试精度对辨识结果有较大影响;对于纯导热模型,加热器输入功率对岩土导热系数辨识结果没有影响。     

地源热泵能效比试验与研究

采用对比试验,对不同型号井埋管的散热能力、传热能力进行研究,从而得出不同井埋管对地源热泵的不同影响。对地源热泵能效比研究前景作简单介绍,在试验部分,通过对传感器进行校正与误差分析,保证试验中数据的精确性,使散热试验和取热试验一样。应用传热模型,根据散热和取热中管内水流的流量和温度,就可以计算出水平管在各种工况下的平均散热和取热能力,鉴于在地源热泵系统应用中,地埋管换热器的设计是最关键的部分,而地源热泵的能效比又与其有密切联系,可以由此知道不同型号井埋管对地源热泵能效比的影响。     

地温规律及其可恢复特性增强传热研究

利用间歇过程,恢复地下温度,弥补土壤传热慢特点。在地源热泵地能应用中,提高地下换热能力,减少井数,最大地发挥每一换热单元的换热能力。实验是在建造的两口分别为100m和200m竖直换热井的地漂热泵系统上完成,并分别进行了自然状况地下温度分布、连续运行地温变化规律和间歇性地温变化规律的试验研究工作。着重对间歇性恢复过程地温变化趋势进行了研究。间歇时间可以改变温度变化规律和趋势,实现更佳的热泵运行工况。因此,文中提出的可控间歇技术对未来发展利用地能供热供冷系统具有重要意义和应用价值。     

平板型mLHP实验研究

研制了一套以铜为壳体、不锈钢丝网为毛细芯、丙酮为工质的小型平板型环路热管,实验研究了其系统倾角为10°、50°、90°,工质充灌量为50%、60%和70%条件下的运行特性.实验显示铜一不锈钢一丙酮平板型mLHP具有良好的启动和变工况特性.mLHP系统在热负荷低于18W和高于42W时均能达到稳定运行,而在热负荷介于18～42W的某些工况,系统出现温度波动现象,且其温度波动的波幅和周期与系统倾角、充灌量及热负荷有着密切的关系.系统在变工况运行时具有很快的响应速度,一般在2～3min内达到新平衡状态.此外,在不同工况下系统热阻介于0.45～2.8℃/W之间.     

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。     

地源热泵岩土热响应现场测试及分析

介绍地源热泵的岩土热响应现场测试的测试方法和计算模型等。现场测试采用恒热流测试法,并以线热源模型为基础,结合工程最优化方法,采用复形调优法,从而得出所需要的热物性参数、周围岩土综合导热系数和综合比热容,利用实例验证该方法的准确性。     

地温可恢复性对土壤源热泵运行的影响

在地源热泵运行过程中,利用间歇过程,弥补土壤传热慢的缺陷。土壤源热泵间歇运行时间可以改变土壤温度的变化规律,增强传热并实现更佳的热泵运行工况。实验是在冬季运行工况下进行的,着重对间歇运行条件下地温变化趋势进行研究。     

通州区地热资源优化开采模式动态研究

地热井的优化开采对地热资源的集约高效利用意义重大。根据北京市通州区地层特征和地热井布局建立了三维热储模型,对储层岩体中热、水进行多尺度耦合模拟,利用抽水试验、回灌试验监测数据进行了模型校正。利用校正后的模型,计算了不同采灌量下的热突破时间,预测了现有模式下热突破引起的地温场变化以及不同采量下抽水漏斗的演化趋势,得出通州区域内25眼地热井开采100年后温度场和水位场的动态云图。基于模拟数据,结合通州区现有采灌条件,提出了“一采一灌”、“一采两灌”、“两采三灌”的布井方案,同时进行了不同采灌量下的温度场、水位场的数值模拟,提出了优化的采灌布井模式,为地热资源长期开发利用提供理论支撑。     

抽灌井布局及天然水力坡度对热贯通的影响

通过建立地下含水层水-热耦合数学模型,对不同抽灌井间距、回灌井间距以及天然水力坡度条件下的抽水井温度变化进行模拟和分析。结果表明,抽灌井间距小于120 m时,抽灌井间距对热贯通的影响程度相差很大;回灌井间距对热贯通的影响相对较弱;存在天然水力坡度时,正确的布井方式更加有利于抽水井水温的稳定。