水平地埋管在地铁空调中的应用研究

本文通过TRNSYS搭建水平地埋管系统仿真平台,对水平U型地埋管换热器的换热性能进行研究。在郑州地铁车站实际环境下,分析不同埋深、不同间距等影响因素对水平U型管与土壤间换热性能的影响,研究表明埋设深度和敷设间距对埋管的换热性能有着重要的影响。     

太阳能地下土壤储热技术

分析了太阳能储热技术的现状,探讨了太阳能地下土壤储热技术在我国北方地区应用的可行性。对太阳能地下土壤储热的关键技术进行了分析,对太阳能地下土壤储热系统的换热井进行了设计计算。     

热泵系统中埋管物性参数对换热性能影响

以土壤源热泵系统中水平埋地换热管为研究对象,分别从埋管管材,埋管埋深以及埋管规格三个方面进行了分析与研究,总结出埋地换热管物性参数对埋管换热性能的影响。     

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。     

渗流条件下土壤耦合埋管换热的实验研究

地下水渗流是影响地源热泵埋管换热的重要因素。本文建立了可控渗流条件下的土壤耦合埋管换热实验台,研究了渗流速度、渗流来流温度对土壤耦合埋管传热特性的影响。研究结果表明,增大渗流速度将扩大埋管释热范围、提高土壤的吸热能力;降低渗流水温将增大埋管附近土壤的温度梯度,从而增大埋管与土壤耦合换热能力。研究结果有助于掌握地下水渗流变化对地埋管换热的影响规律,指导地埋管系统设计参数优化。     

土壤源热泵空调系统在贵阳某建筑的应用分析

对拟建地埋管区域进行地质勘查、测试、分析计算,测试研究原始地温、热泵系统不同工况条件下的地埋管换热性能,以及地温恢复性能,得到拟建区域土壤源热泵空调系统应用的地质条件;从而进行建筑工程冷、热负荷与全年土壤换热平衡分析匹配分析,根据负荷计算结果,确定埋管间距、布置形式、埋管深度补孔个数等参数。通过土壤源热泵空调系统实际运行效果的测试,分析地源热泵空调系统的技术指标和经济指标两个方面,给使用者和社会公众更加直观的节能效果数据,提高对低位冷热源土热泵空调系统的认可。     

制冷工况下水平埋管换热器运行试验研究

通过夏季工况的地源热泵运行试验,对运行过程中水平埋管的换热性能参数、试验场地周围气象因素和换热过程中土体的温湿度变化等因素进行实时监测,探讨了地源热泵运行过程中水平埋管换热器热交换性能及其周围土壤的温、湿度场变化规律。研究结果表明,地源热泵间隙运行有利于土壤温度场的恢复,随着停机时间的增加,水平埋管与周围土壤的热交换能力明显提高;气候变化对水平埋管周围土壤的温度场分布具有显著影响,随着埋深的递减,土壤温度受气候变化的影响越明显;水平埋管周围土壤温度的变化幅度随着与埋管距离的增加呈递减趋势,其影响半径为1.0m左右;热交换对水平埋管周围土壤湿度场的影响不明显,但大气降雨引起的地表水入渗对土壤湿度场的分布具有显著影响。     

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。     

某地源热泵系统埋管深度的实验研究

地埋管地源热泵换热器的埋管深度受不同地质结构的影响,其换热性能也将受到影响。本文以某实验楼地源热泵系统为研究对象,以当地典型地质构成为边界条件,建立了浅层地埋管的单孔双U管换热模型。通过模型计算,获得了特殊地质条件下不同埋管深度的地埋管换热性能,并通过实测验证模型计算的吻合度,其结果有助于对地埋管换热性能影响的进一步研究。     

竖直地埋管换热器换热性能及经济分析

针对土壤源热泵系统,建立单U型、双U型及W型埋管实验系统,进而对不同竖直地埋管换热器的换热性能及阻力进行分析比较,同时探讨了不同型式的埋管在不同流量下经济成本随时间的变化情况,并确定各自的最佳流量,从换热性能和经济成本两方面对不同竖直地埋管换热器进行综合评价。     

水平地埋管冬季土壤温度场及换热性能研究

以土壤源热泵水平地埋管为研究对象,建立了水平地埋管的二维数学模型,采用边界离散、保形变换方法对模型进行求解,采用VB编制了水平地埋管及其周围土壤温度场计算软件。运用模型和软件,模拟冬季工况下,水平地埋管及其周围土壤温度场和热流量分布情况。冬季水平地埋管周围土壤温度纵向呈不对称单峰状分布,横向呈完全对称的单峰状分布。地埋管外土壤沿与地埋管同圆心的圆周上温度呈正弦曲线分布。随着位置远离地埋管,土壤温度变化幅度减小。地埋管上部热流量较高,下部热流量较低。给定工况下水平地埋管单位管长换热量模拟值与实验值比较,误差为6.2%,可靠性较高。     

地埋管群全年蓄热取热同步模式下岩土传热特性

结合内蒙古包头地区的地域特性,基于有限体积法,在实验验证的基础上,数值仿真研究了全年地埋管管群蓄热取热同步模式下的岩土传热特性,分析了蓄热取热同步过程中的蓄热地埋管流体温度、取热地埋管流体温度、岩土结构以及地埋管管群排列方式等因素对岩土温度场的影响规律。研究结果发现:地埋管群全年蓄热取热同步模式可使岩土温度得到快速恢复,进而可缓解岩土热失衡问题;取热流体温度不变的情况下,取热地埋管周围岩土温度随蓄热地埋管流体进口温度的增加而增加;岩土热扩散系数越大,取热地埋管与蓄热地埋管周围岩土温度分布越均匀越不易出现岩土热堆积现象;取热地埋管与蓄热地埋管叉排列时岩土温度分布较顺排列时均匀。     

太阳能辅助地源热泵供热运行特性研究

介绍了太阳能辅助地源热泵,对其各装置性能进行了研究。分析了地下埋管换热器进出口水温及有、无蓄热水箱对太阳能辅助地源热泵性能的影响。太阳能辅助地源热泵制热性能系数随地下埋管换热器进口水温的升高呈下降趋势,随其出口水温的升高呈上升趋势。随地下埋管换热器出口水温升高,蒸发器传热量增大。当太阳能辅助地源热泵中无蓄热水箱时太阳能集热器的瞬时集热效率高于有蓄热水箱时的瞬时集热效率。就总体效果而言,有蓄热水箱要优于无蓄热水箱,这样可使地源热泵运行更加稳定。     

双U型埋管能源桩桩周岩土体温度场分布特征试验研究

以信阳地区两根相邻的双U型埋管能源桩为研究对象,通过较长时间的TRT增温测试地温恢复TPT制冷测试模拟了能源桩的间歇性运行状态,在能源桩桩壁和岩土体中埋设传感器实测获得了能源桩运行过程中的桩周岩土体温度场分布。研究成果显示,能源桩运行过程中的传热表现为三维传热特征,桩端岩土体的温度变化滞后于桩体中间区域岩土体,建议能源桩设计时在桩端部位适当增加埋管量,以提高能源桩的换热效率;测试结果显示在经过172h的TRT测试并进行约25d的地温恢复后,桩周岩土体温度整体升高了约1℃,验证了岩土体温度扩散的缓慢性及其具有良好的热储性,同时也预示了地源热泵运行过程中存在冷热失衡的可能性。     

土壤蓄热与土壤源热泵集成系统运行特性分析

为了提高对工业余热、废热和太阳能的利用,结合土壤蓄热技术与土壤源热泵技术的优点,本文提出了土壤蓄热与土壤源热泵集成系统及其地下管群换热器的布置方式。并在能量平衡的基础上建立了地下管群换热器蓄热、释热和停止运行的数学模型。通过数值模拟,分析了埋管间距对蓄热与释热运行特性的影响,为土壤蓄热与土壤源热泵集成系统的应用奠定了理论基础。     

A mathematical simulation of a solar assisted heat pump system using the ground for energy storage

A residential heating system utilizing a combination of a solar collector, a heat pump and an energy storage in the ground is described and some simulation results are presented.It is concluded that for ground heat-pump systems without a solar collector the best positioning of the heat absorbing tubes are horizontal, whereas the vertical tube configuration seems to be superior when a solar collector is included in the system.Finally it is observed that the use of a heat storage consisting of vertical tubes buried under the house appears to be a rather attractive solution.     

蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析

针对暖通空调涉及的周期性换热过程(如相变地板、夜间通风、地埋管换热等)进行分析.周期性换热过程可视为等效冷源与等效热源之间非同时的换热过程,地板、土壤等中间媒介起蓄能和间接换热的作用.提出了整个换热过程的热阻分析方法,认为换热量由取热阶段流体与中间媒介表面换热过程、放热阶段流体与中间媒介表面换热过程及中间媒介自身导热过程三方面的热阻决定.计算得到地板白天蓄热夜间放热过程、夜间通风蓄冷过程、地埋管以年为周期的换热过程中,三部分热阻所占比例,分析了蓄热性能的制约因素,为蓄热式换热系统的设计与优化提供参考.     

太阳能与土壤源互补特性的实验研究

基于太阳能与土壤源的互补特性,建立了兼具实验研究和示范使用两种功能的太阳能-土壤源复合热泵系统。利用初步的实验运行结果,分析了跨季蓄热和即时采暖过程中太阳能与土壤源的互补情况。结果表明,蓄热结束时,埋管井和观测井不但恢复了初始平均温度,而且还分别比初始平均温度超出了0.73℃和0.8℃。在土壤源的配合或保证下,冬季太阳能产生的不同温度层次的热量完全可以即时利用于采暖,避免了太阳能的不稳定性,减轻了土壤源的取热负担,也体现了比较明显的节能效果。     

土壤源热泵桩基埋管换热器的研究进展

近年来,作为可再生能源领域中一种新型的热泵组合形式,桩基埋管型土壤源热泵得到了广泛应用。总结归纳了桩基埋管换热器在国内外建筑领域的研究现状,包括其原理、结构、传热模型、数值模拟、试验研究等方面,特别是对该系统试验研究中,传热规律特性、地下土壤温度场及影响桩埋管传热因素等方面进行了阐述。     

太阳能-地源热泵联合供暖系统数值模拟研究

在北方寒冷地区的冬季,利用地源热泵机组(Ground Source Heat Pump Unit,GSHPU)为建筑物进行供暖是一种新型节能减排模式。由于在采暖期间从土壤中吸收了较多的热量,超过了土壤本身的热修复能力,会造成GSHPU的地埋管所在区域的土壤热稳定性能发生变化,使得其COP值下降,运行功耗增加。针对此问题,提出了太阳能-地源热泵联合供暖系统。该系统在冬季以太阳能热水系统(Solar Water Heating System,SWHS)的运行作为主要供热模式,GSHPU的间歇运行作为辅助供热模式,从而充分利用太阳能并解决阴天等气象因素所带来的集热量不足、供水温度低等的问题。在非供暖季期间,GSHPU停运,而SWHS通过热水循环,对GSHPU地埋管所在的土壤区域进行热量回补,使得土壤温度场稳定,从而确保GSHPU在冬季间歇运行时的高效性。以兰州地区某办公楼的太阳能-地源热泵联合供暖系统作为案例,基于TRNSYS软件,进行数值模拟和分析,验证了该系统的可行性,且节能效果明显。