基于TRNSYS的岩土热响应测试及影响因素分析

针对实际工程中影响热响应测试的诸多因素,建立了基于地埋管储热模型的瞬时模型,模拟分析了加热功率、钻孔直径、水箱容积及回填材料对岩土热物性参数测试结果的影响。通过对同一口测试井两次不同功率、测试时长的实测,验证了该模型的准确性。研究结果表明:在设定不同的加热功率下,岩土导热系数和钻孔内传热热阻的测试结果分别相差4.94%和0.32%,而每延米换热量测试结果相差24.99%,同时验证了50 h为热响应测试的最小时长;热响应测试仪的水箱容积对导热系数的影响较小,仅影响了加热流体达到稳定状态的时间;当钻孔直径为110,130,150 mm时,随着回填材料导热系数的增大,岩土导热系数的变化率逐渐减小,整体增幅均在0.09 W/(m·K)内,表明回填材料对热响应测试影响较小。     

基于线热源理论的岩土体现场热响应试验研究

为了准确获得地下岩土体热物性参数,基于线热原模型理论,详细分析了岩土体热物性现场热响应测试的理论模型及数据处理方法。以丹阳市滨江新城DYG084号100m深单U型垂直埋管试验孔恒热流散热试验为例,采集现场测试数据得到埋管供回水温度响应曲线,采用了基于线热源模型的数据拟合法对试验数据进行分析处理。数据分析表明,土壤的初始地层温度为19.23℃,夏季工况下,岩土体综合导热系数、容积比热容和钻孔内热阻分别为2.29W/(m·K)、2.33×106J/(m3·K)和0.143(m·℃)/W;试验表明,本文所建立的地下岩土体热物性测试数据分析模型是可行的,可应用于实际地源热泵工程地下岩土体热物性测试数据的处理分析。     

陕西西安幸福林带项目地源热泵工程开发利用

西安东郊幸福林带项目地源热泵工程开发利用研究工作,主要包括勘探孔钻探、岩土体热物性测试、现场热响应试验。在场地进行了勘探孔钻探,对地层岩性进行编录并取样。岩土热物性测试显示:中砂的导热系数最高为2.20 W/m·K,粉土的比热容最大为1.40 kJ/kg·K。进行了两种工况下的热响应试验,其中加热恒热流双U型(7 kW)试验工况下的效果较好,冬季单米换热量为37.29 W/m,夏季单米换热量为52.41 W/m。根据勘查和热响应试验结果,经过综合研究,认为研究区适宜进行浅层地热能开发,并对该区浅层地热能资源是否可以满足建筑换热需求做出了评价。最后提出该区浅层地热能开发的布孔方案。     

浅层地埋管热交换器换热能力分析

采用自主研发的浅层地下岩土热物性测试平台,通过模拟冬夏季取放热实际运行工况,对不同工况下地源热泵地埋管热交换器的换热能力进行了实际测试,分析了地埋管换热器与周围地下岩土之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量。同时,根据测试数据推算出了该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,为该地区地源热泵系统的模拟分析以及设计施工提供了依据。     

地源热泵U形竖直地埋管热响应试验及分析

以上海某工程为例,通过自主研发的测试装置,采用恒热流法分别对DN32单U形及DN25双U形竖直地埋管试验孔进行了热响应测试,得到了单位管长换热量及岩土的热物性参数,其中双U形管单位管长换热量比单U形管高约20％;双U形管导热系数比单U形管高约15％.建议在选择地埋管形式时应综合考虑场地地质条件、埋管单位管长换热量、管材及钻井难易等因素.     

土壤源热泵地下岩土热物性测试研究

采用自行设计开发的地源热泵地下岩土热物性测试平台,试验模拟了地源热泵地埋管换热器冬夏季取放热实际运行工况,以某具体地源热泵工程项目为例,推算出该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量,为该地区地源热泵系统的设计施工提供了依据。     

加热功率对岩土体导热系数及单孔换热量的影响

在进行地源热泵系统设计时,岩土体的导热系数及其单孔换热量是必不可少的参数。使用Dn32的双U型管,进行了一组不同加热功率的岩土体热响应试验,其加热功率分别为2 832 W和5 494 W。试验结果表明,加热功率对岩土体导热系数大小基本无影响,而单孔换热量跟加热功率密切相关,因此,对于单孔热响应试验,给出单孔换热量的同时必须指出其相应的功率。     

不同管径埋管换热器换热性能及影响因素分析

结合岩土热响应试验,对岩土热响应试验结果的获取方法进行了分析对比,得出无功循环方式获取土壤平均温度和线热源法计算导热系数已完全满足工程需要。对双U形式不同管径不同深度的地埋管换热器取同一计算条件对换热性能进行了比较,得出120 m深时DN32双U管换热性能较DN25双U管提高20%~35%,而150 m深时,仅提高3%左右;同一管径条件下,增大换热孔孔深延米换热量的数值随之减小。结合现场试验对影响因素进行了分析,得出无功循环初始平均温度随流体流速增大而减小,计算导热系数随初始平均温度增大而减小,延米换热量随初始平均温度增大而增大;计算导热系数随回填材料导热系数增大而增大,增长至一定值后趋于稳定,延米换热量随之呈先增后减曲线变化;延米换热量数值受换热孔深增大而减小,且随管径变小影响越来越小。     

土壤热物性与地埋管换热器换热性能研究

本文采用恒热流法对某地源热泵系统工程进行土壤热响应测试,数据处理采用线热源模型,线性关系推导法得到测试结果。现场钻孔埋设单U型、双U型地埋管换热器,钻井深度有80m、100m,比较不同埋管形式下测试出的单位井深换热量、土壤导热系数、钻孔热阻及土壤热扩散率之间的关系,并分析结果差异的原因,为实际设计提供可靠依据。     

现场岩土热响应试验结合探针法的热物性分析

通过对邢台南宫市某个地源热泵测试工程实例进行现场热响应试验,论述了试验的测试原理、测试流程和数据处理过程,获得工程所在地秋末冬初时分岩土原始温度为17.2~17.6℃;工程所在地的岩土导热系数为2.491~2.526 W/(m·K),容积比热容为2.706~2.991 MJ/(m3·K)。根据恒热流测试法求出岩土的综合导热系数和容积比热容,并与在实验室里同步进行的用探针法求得的岩土样品的综合导热系数和容积比热容进行权衡比较,判断出现场热响应试验比较稳定。对于该地的热响应试验,热响应测试时间可以选取55~70 h左右,这样既可以确保现场热响应试验求出的导热系数足够精确,又可以避免测试时间过长。     

地埋管换热器热响应测试与模拟研究

对48m深双U型地埋管进行热响应测试,并使用线热源模型对实验数据进行分析。计算得到该测试地点土壤导热系数为1.44W/(m.K),进水温度为37℃时,每米井深散热量为91.14W/m。在实验的基础上,建立地埋管全尺寸换热模型,该模型水流进口条件与实验一致,土壤导热系数、地下初始温度等均为实验测得数据。以换热量比较,模拟结果与实验结果相差6.8%。在验证模型精度的基础上,对50m、60m、70m埋深的单U及双U型换热器进行模拟比较。进水温度为36.85℃时,对于单U型管,单位井深换热量分别为59.19W/m、56.23W/m、53.40W/m;对于双U型管,单位井深换热量分别为94.16W/m、90.00W/m、85.93W/m。不同深度的地埋管,双U型换热性能优于单U型,散热量约高37%,但是单U型管出水温度低于双U型管。     

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。     

掺加麦秆植物纤维碱矿渣胶凝材料墙体热工性能试验

采用冷、热箱热流计法测量植物纤维增强碱矿渣胶凝材料墙体的热工参数.选取墙体尺寸为780 mm×950 mm×190 mm,利用热电偶和热流计分别测出墙体两侧温度和热流,再用静态法计算,得到墙体的导热热阻0.408 m2·K/W、传热系数为1.792 W/(m2·K),进而计算得到墙体的导热系数为0.136 W/(m·K...     

地源热泵地埋管换热器热响应测试分析

通过对某地源热泵现场测试孔的热物性测试,由热响应测试仪器测得现场埋置岩土中U形换热器循环介质的进出水温度、流量等相关参数,并利用线热源模型计算了岩土综合导热系数、钻孔内热阻相关参数,为该地区地源热泵系统设计提供正确的设计参数。     

城市污泥烧结页岩砖热工参数的数值计算分析

介绍了2种热流方向的KP1型城市污泥烧结页岩多孔砖热工参数的数值计算,分别采用ANSYS有限元模拟计算组合材料平均热阻方法,阐述了该方法基本原理和具体公式,并对模拟计算结果进行了对比分析。结果表明,砖体条面传热途径与顶面传热途径的墙体传热系数K分别为1.317、1.067 W/(m2·K),均符合JGJ 75—2012中小于1.5 W/(m2·K)的规定,满足建筑节能50%的要求。与组合材料平均热阻计算对比,砖体条面导热系数分别为0.394、0.360 W/(m·K),顶面导热系数分别为0.305、0.270W/(m·K),其中顶面导热系数小于条面导热系数,表明顶面传热比条面传热的节能效果优越。     

浙北地区某地源热泵工程热响应测试分析

地源热泵空调系统设计最主要的依据是地下土壤和岩石的换热能力,本文采用"恒流法"对浙北地区某地源热泵系统土壤的换热性能进行了测试。结果显示73m孔与43m孔热物性基本相同,导热系数大约为1.66W/(mK),钻孔内热阻为0.0339(mK)/W,容积比热(ρsCs)为2649 kJ/(m3K),反映土壤换热性能较好,能充分发挥地埋管换热系统的优势。     

合肥地区U型地埋管换热器热响应测试

对合肥市某地源热泵工程进行热响应测试,通过试验井获取该地区岩土层地质成分、岩土的导热系数以及其它物性参数,进而测定岩土夏季工况排热能力和冬季工况取热能力,为类似工程提供应用借鉴。     

四川绵阳某高校地源热泵地埋管换热特性研究

对绵阳某高校的土壤热物性参数进行了测试,并利用实测数据验证了数值模型的可靠性。建立了单U型和双U型地埋管的传热模型,并对地埋管换热特性进行了数值模拟,得到了进水温度、进水流速、钻井深度、回填料导热系数、土壤初始温度等因素对地埋管换热器换热性能的影响规律。结果表明:双U型地埋管的单位井深换热量、总换热量和能效系数较单U型地埋管高,但供回水温差较小;地埋管内水流流速与换热量及系统阻力直接相关,建议取0.4~0.8 m/s为宜。     

种植屋面热工参数

针对建筑节能工程应用的需要,研究了种植屋面节能设计热工参数,包括种植土导热系数和植被层附加热阻。采用实验方法测量了6种种植土试样材料在不同湿度下的导热系数,回归分析得到了由干密度和重量湿度确定的种植土导热系数计算式,提出了2类常用种植土的导热系数参考值:改良土为0.51 W/(m·K),无机复合种植土为0.25 W/(m·K)。采用现场测量与模拟分析相结合的方法,研究了种植屋面当量热阻与热流的关系,针对不同的植物覆盖状态,提出植被层附加热阻参考值为0.3~0.5m~2·K/W。     

岩土热物性测试影响因素的研究

研制了两种岩土热物性测试仪,介绍了线热源斜率法、双参数估计法和三维数值模型法3种测试热物性的方法.建立了一个三维数值模拟模型,分析了测试时间、计算开始与结束时间、比热容等因素对导热系数、热阻的影响.