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%。     

中深层套管式地埋管换热器性能的参数分析

中深层地埋管换热器是地源热泵领域以及季节性储热领域的创新性尝试。通过计算模拟深入分析了影响中深层地埋管换热器性能的各种因素,得到了一些指导性的结论:对钻孔深度、地温梯度、岩土热物性等关键要素对中深层套管式地埋管换热器换热量所带来的影响进行了计算,给出的定量图表可供工程技术人员直接查阅;计算证明了套管式地埋管换热器中流体的流动方向(内进外出或外进内出)对换热器性能有重要影响,在季节性蓄热过程中应根据工况相应改变流体的流动方向;增加内管壁面的热阻是改进换热器效能的主要途径之一。     

中深层套管式埋管换热性能的研究

地源热泵系统由于节能环保的优势广受关注。相较于传统的浅层地埋管换热器,中深层地埋管换热器具有单位面积取热量大、取热稳定等优势。本文建立了中深层套管式地埋管换热器的数值传热模型,对不同钻孔深度、岩土层导热系数、大地热流密度下,套管式地埋管换热器的换热性能进行了研究。并得出如下结论:加深钻井深度、岩土层导热系数分层递增、在土层导热系数分层递增的情况下大地热流密度越大,均能使得套管式地埋管换热器换热性能越好。研究结论可以为提高中深层地埋管地源热泵系统的换热性能提供一定参考价值和指导意义。     

中深层地热能供暖地埋管换热器传热分析

介绍了中深层地热能套管式换热器的结构和工作原理,建立了换热管内循环流体及钻孔周围岩土介质的能量控制方程.以某地源热泵工程项目为例,分析了钻井深度、循环液流量及大地热流对地埋管换热器名义取热量的影响,以及循环液进出口温度的变化、地埋管换热器的热影响半径、钻孔壁的温度分布,揭示了项目运行时取热量、循环液及地下岩土相关参数的...     

竖直单U形地埋管换热器单因素敏感性分析

基于竖直单U形地埋管换热器的热渗耦合传热模型,分析了岩土导热系数、岩土体积热容、岩土孔隙率、原始地温、地下水渗流速度、埋管深度、管内流体流量、地埋管进口水温及运行模式等因素对地埋管换热器换热性能的影响。进行了单因素回归分析,拟合得到了单位井深换热量及地埋管出口水温与各个参数的回归方程。     

套管式地埋管换热器换热性能实验研究

以深度为60 m的镀锌钢管套管式地埋管换热器地源热泵系统和热电阻测温系统为实验平台,对土壤温度、套管式地埋管换热器换热性能及换热器对周围土壤的热影响进行了实验研究。研究表明,南宁市地下5~60 m的土壤温度为23.2~23.7℃;Φ80和Φ65套管式地埋管换热器的合理流量分别为1 500 L/h和1 200 L/h,对应的单位井深换热量分别为107.5W/m和81.4 W/m;不同内管导热系数对套管式地埋管换热器换热性能的影响很小;内进外出流动模式换热器的换热性能优于外进内出模式;间歇运行有利于土壤温度的恢复。     

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。     

并联双U型桩基埋管换热器换热性能研究

本文建立了并联双U型桩基埋管换热器传热问题的三维数学模型,利用江苏某工程现场实测数据验证了所建立模型数值解的准确性。对不同循环液流速,不同桩基长度和不同运停比等工况下埋管出口水温,单位桩深换热量,桩周温度以及桩周土壤温度进行了分析,揭示了出口水温、单位桩深换热量等性能参数在不同工况下的动态变化规律以及桩身和周围土壤温度改变而产生的热堆积现象,提出了单位桩身温度变化换热量β1和单位土壤温度变化换热量β2,评价了不同工况对换热性能影响程度。结果表明,高流速可以增强换热,但高流速工况下为了产生更多的换热量而带来的代价是更高的桩身和土壤温升,不利于长期运行。长桩基长度工况和运停工况可以在有利于长期运行前提下提高埋管换热器的换热量,且运停工况对换热性能的提升更为明显。     

不同运行模式下中深层地埋管换热器取热特性

建立中深层套管式地埋管换热器数值传热模型，基于有限差分法将控制方程离散求解。对不同运停比下地埋管换热器连续运行15个供暖期的出水温度、热损失率进行模拟分析。随着运行时间的延长，4种运停比(8:16、12:12、16:8、24:0)供暖期结束时地埋管换热器的出水温度均逐年降低，前期温降速率比较大，后期比较平稳。相同供暖期，供暖期结束时地埋管换热器的出水温度由高到低对应的运停比顺序为：8:16、12:12、16:8、24:0,以第1个供暖期结束时地埋管换热器的出水温度为基准，第15个供暖期结束时地埋管换热器的出水温度分别下降2.18%、3.61%、5.23%、9.23%。由模拟结果可知，第15个供暖期末，运停比8:16、12:12、16:8、24:0对应的地埋管底部的循环水温度分别为39.70、33.97、36.71、28.93℃。降低运停比有利于岩土热恢复，提高热泵机组的制热性能。运停比8:16、12:12、16:8、24:0对应的地埋管换热器热损失率分别为48.86%、50.07%、51.09%、52.40%。降低运停比有利于减小热损失率。     

地埋管群换热冷热负荷比和布置形式的影响

给出竖直地埋管群换热的简化假设及传热模型。以钻孔之间的间距为5 m,埋管深度为100 m,25 m×25 m方形地埋管群布置为例,从第1年夏季开始运行,运行10 a后夏季结束,夏季和冬季分别运行90 d,运行期间机组每天运行24 h,分别模拟冬季单位长度换热量为30 W/m、夏季单位长度换热量为50 W/m时,冷热负荷比分别为1. 5∶1、2. 0∶1、2. 5∶1时,以及不同的管群布置形式(不同的体形系数)条件下,地下温度场的变化。冬季单位长度换热量为30 W/m,夏季单位长度换热量为50 W/m时,地埋管群区域最高温度超过35℃,平均温度约为24℃左右,钻孔处的平均温度约为38℃,高于标准空调工况的冷却水温度范围,影响换热。随着冷热负荷比的增大,地埋管群区域热量累积越多,负荷热不平衡性表现越明显,越不利于地埋管换热。4种布置形式中,体形系数越小,地埋管群区域的温度升高速度和幅度越大,地下热量堆积越严重。     

单U和双U换热器地热井热响应测试与分析

对埋深分别为88 m和89 m的单U和双U型换热器地热井进行热响应测试,应用线源模型理论计算出两口测试井的土壤导热系数及钻孔热阻值,在保证测试仪向地热井输入恒定热流量的基础上,实测两地热井单位井深换热量分别为56 W/m和62 W/m,证明采用双U换热器的地热井传热特性要优于单U换热器地热井。     

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。     

地源热泵地埋管换热器传热研究(4):系统耦合运行特性

采取数值计算与解析计算相结合的方法,在构建地埋管换热器与地上机组耦合模型的基础上,研究了夏季变热流边界条件下单U形地埋管换热器与地上机组耦合运行的非稳态特性。分析了连续运行工况和间歇运行工况下地源热泵机组COP、单位管长换热量、埋管进出口流体温度及钻孔壁面平均温度随运行时间的变化规律。     

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算

讨论了地源热泵地热换热器竖直U型埋管钻孔内的二维稳态传热模型。基于钻孔内的温度场的二维解析解，得出钻孔热阻表达式。分析了影响钻孔热阻的几个相关因素，通过与一维简化模型得到的钻孔热阻相比较，认为采用二维模型可以为工程设计提供更准确可靠的热阻数据。     

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。     

热烈庆祝深圳汉光电子技术有限公司成立20周年

<正>2014年2月,深圳汉光电子技术有限公司(以下简称汉光公司)喜迎成立20周年庆典。汉光公司是一家专业从事城市基础能源(水、电、气、热、冷等)的能耗数据采集、运营监测、节能管理等产品与软件开发的国家级高新技术企业。在20年的发展历程中,公司取得了全面的发展。为在激烈的市场竞争中占据优势地位,汉光公司结合国家智慧城市、节能减排以及物联网产业政策,始终坚持开发具备自主知识产权的高新技术产品,并不断拓宽产品领域,逐渐形成了汉光品牌,依托深圳辐射全国市场,目前产品已遍布北京、天津、深圳、宁波、济     

单U形地埋管换热特性及热作用半径数值分析

针对影响U形地埋管换热能力及热作用半径的典型因素,采用模拟分析,得到了不同入口水温、管内流量、回填料导热系数、岩土体导热系数、体积热容条件下,埋管单位井深换热量和平均热作用半径随之变化的规律。结果表明:地埋管的换热量与入口温度、岩土体导热系数及单位体积热容呈线性变化,与入口流量和回填料导热系数呈指数形式变化,通过拟合分析出单位井深地埋管日平均换热量与五个因素的回归方程;在热物性参数中热扩散系数对地埋管的平均热作用半径影响最显著。     

土壤源热泵地下换热器的设计与影响因素分析

本文建立了土壤源热泵地下换热器的传热模型,用MATLAB软件编写了单位管长换热量的求解程序,并且分析了地下换热器中循环液设计出口温度、埋管间距、钻孔深度、土壤热物性参数等因素对单位管长换热量的影响。得出单位管长换热量随各参数的变化规律,为土壤源热泵系统的优化设计中各参数的合理选取提供参考。     

土壤源热泵竖直U型埋管换热器冬季性能测试

对土壤源热泵竖直 U 型埋管换热器进行了冬季性能测试。循环水质量流量分别取4.0、3.5、3.0 t/h 各运行5 d,测量与埋管井不同距离的3口测温井的土壤温度。在以埋管井为圆心的作用半径中,距埋管井较近的测温井土壤温度受到埋管井温度变化的影响较大;反之,受埋管井温度变化的影响较小。随着室外温度下降,虽然埋管换热器循环水质量流量减小,但土壤温度还是有所下降。热泵机组平均制热性能系数、单位井深热流量随着埋管换热器循环水质量流量的下降有所下降。     

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。