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。     

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。     

地源热泵桩基与钻孔埋管换热器换热性能比较

相对于钻孔埋管换热器,桩基埋管换热器在换热性能和经济性方面均具有较大优势,目前越来越广泛的应用于地源热泵工程中。围绕钻孔与桩基埋管换热器的结构特点和换热机理进行对比分析,针对南京某项目桩基埋管换热器开展了换热性能实测及数值模拟分析,并采用数值模拟手段对比分析了钻孔与桩基埋管换热器的换热性能差异。研究结果进一步证明了桩基埋管换热器具有良好的换热性能。提出的传热性能数值模拟方法可较准确地计算出桩基和钻孔埋管换热器的传热效率。     

地源热泵地下埋管换热性能及其影响因素研究

通过工程实验探索地下埋管换热性能及其影响因素,考察地埋管的不同运行工况对地源热泵能效比的影响,探索影响竖向地埋管换热能力的主要因素,初步给出了地源热泵系统最优的运行工况.实验表明,变流量情况下地下埋管的单位深度换热量平均在30W/m左右,而定流量情况下为27W/m左右.连续工况运行时,地下埋管的单位深度换热量平均在25W/m左右,而间歇工况运行时为35W/m左右.     

地源热泵U型竖直埋管换热器性能实验分析

利用已经搭建好的地源热泵实验系统对系统的U型竖直埋管换热器进行实验研究。分析了系统进入非稳态导热的"正规热状况阶段"的特性,对比了夏季连续运行工况下埋管间距为4 m时,单、双U型埋管换热器的换热性能及不同运行方式下埋管换热器的换热性能,探讨了冬、夏两季地源热泵系统的运行性能差异。     

地源热泵地下单管在大连地区的实验研究

地源热泵以其环保特性越来越受到空调界的重视。地下埋管换热器是地源热泵研究的重点和难点之一,不同的地质条件会有不同的换热效果。因此,大连理工大学针对大连地区地质为岩石这一特点建立了地源热泵实验系统。由于单管换热特性足研究地源热泵地下埋管特性的基础,所以实验采用电加热器控制单管的进口水温,使其保持恒定,得出了75m埋深地下换热器夏季2小时内单独运行时在不同进口水温和水流量情况下的换热特性。     

中深层套管式地埋管换热器换热性能模拟研究

建立套管式地埋管换热器数值模型,采用FLUENT对制热工况下套管式地埋管换热器的换热性能进行模拟,研究运停比、岩土热导率、地温梯度等因素对单位钻孔深度换热量的影响.岩土热导率为2.5 W/(m·K),地温梯度为0.03℃/m条件下:不同运停比的单位钻孔深度换热量均随时间推移而下降.相同供暖期,单位钻孔深度换热量由大到小...     

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。     

竖直U型地埋管的换热性能分析

竖直U型地埋管换热器是地源热泵系统的重要组成部分,其换热性能直接影响地埋管设计参数的确定.本文以有限长线热源理论为基础,采用叠代法,计算了竖直U型地埋管的换热特性,并进行了实验验证.在此幕础上,对比分析了各相关参数对单U和双U并联地埋管换热器换热特性的影响,为准确确定竖直U型地埋管换热器的换热性能、进行换热器设计提供了必要的参考.     

绍兴某山地现场热响应试验研究

热物性参数是地源热泵系统地埋管换热器设计的关键参数。采用自行研制的岩土热物性参数测试仪,于地处夏热冬冷地区的绍兴某山地开展单U和双U测试井现场热响应试验,使用线热源模型对数据进行分析,获得工程所在山地单U测试井的岩土导热系数为2. 27 W/(m·K),钻井热阻为0. 123 (m·K)/W,排热工况下单位延米换热量为86. 39 W/m,双U测试井的岩土导热系数为3. 31 W/(m·K),钻井热阻为0. 119 (m·K)/W,单位延米换热量为106. 72 W/m,为该地区地源热泵系统的设计及施工提供了依据。     

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。     

地源热泵地埋管换热器传热研究(2):传热过程的完全数学描述

建立了管内流体换热和土壤换热的耦合模型,并在此基础上建立了与地面热泵模型耦合的地源热泵系统仿真模型.给出了边界条件和计算参数的确定方法,计算参数包括:流体与管内壁面的表面传热系数、地面的表面传热系数、大气温度、不同埋深土壤温度、多孔介质土壤有效导热系数.     

Numerical analysis and experimental validation of heat transfer in ground heat exchangers in alternative operation modes

A finite element numerical model has been developed for the simulation of the ground heat exchangers (GHEs) in alternative operation modes over a short time period for ground-coupled heat pump applications. Comparisons between the numerical and analytical results show that the finite line-source model is not capable of modeling the GHEs within a few hours because of the line-source assumption. On the other hand, the experiments with respect to the alternative cooling and heating modes have been undertaken during a short-time period. The comparisons show a reasonable agreement between the numerical and the measured data. The results illustrate that the finite element numerical model can be used to simulate the heat transfer behavior of the GHEs in short time scales instead of the typical finite line-source model. Finally, the variation of the U-tube pipe wall temperatures demonstrates that the discontinuous operation mode and the alternative cooling/heating modes can effectively alleviate the heat buildup in the surrounding soil.     

地源热泵冬季供暖测试及传热模型

概述了国外地源热泵的发展情况,报告了在所建设的１５ｋＷ浅埋竖管换热器地源热泵试验装置上做的冬季供暖效果测试,建立了地下浅埋套管式换热器的传热模型。     

Development of a numerical model to predict heat exchange rates for a ground-source heat pump system

Ground-source heat pump (GSHP) systems can achieve a higher coefficient of performance than conventional air-source heat pump (ASHP) systems. For the design of a GSHP system, it is necessary to accurately predict the heat extraction and injection rates of the heat exchanger. Many models that combine ground heat conduction and heat exchangers have been proposed to predict heat extraction/injection rates from/into the ground in the research field of heating, ventilation and air-conditioning systems. However, most analysis models are inaccurate in their predictions for long periods because they are based on a thermal conduction model using a cylindrical coordinate model or an equivalent diameter model. In this paper, a numerical model that combines a heat transport model with ground water flow and a heat exchanger model with an exact shape is developed. Furthermore, a method for estimating soil properties based on ground investigations is proposed. Comparison between experimental results and numerical analysis based on the model developed above was conducted under the conditions of an experiment from 2004. The analytical results agreed well with the experimental results. Finally, the proposed model was used to predict the heat exchange rate for an actual office building in Japan.     

制热工况下地埋管周围土壤的热湿迁移试验研究

基于实际工程建立了地源热泵空调系统运行过程的岩土体原位观测站,实现系统运行状况和换热过程中岩土体温度变化、水分迁移的实时监测,通过冬季工况运行试验,揭示地源热泵运行过程中土体的热湿迁移效应。研究结果表明:冬季工况下该地源热泵空调系统的机组性能系数COP为3.58,具有良好的制热效果;土壤温度场的变化受地埋管热交换和大气环境变化两个因素的影响,但二者的影响范围及程度有所区别;土壤温度场的变化幅度随着与地埋管距离的增加而递减,竖埋管热作用的影响半径约2.0 m左右,水平埋管热作用的影响半径约1.0 m左右;地埋管热交换对土壤湿度场的影响不显著,但大气降雨引起的地表水入渗和地下水位的变迁对土壤湿度场变化有明显影响。     

浙北地区地源热泵土壤换热性能测试研究

对浙北地区某地源热泵工程土壤换热性能进行了实验测试,结果显示,浙北地区冬季最冷月地下土壤初始温度稳定在17．0℃左右,远高于室外环境温度;土壤的平均导热系数为1．73W／（m·℃）,有较强的地下换热能力,适合做地源热泵系统;对60m深的单U形式地下换热器进行换热性能测试,夏季单根盘管散热量3666W,冬季单根盘管散热量...     

水平螺旋地埋管地源热泵的研究

提出了适合工程设计计算的水平螺旋地埋管换热器的传热模型,该模型以无限大介质中的一维非稳态传热为基础,同时考虑单位面积埋管长度的影响及长期平均负荷和短期脉冲负荷的不同作用。讨论了单位面积埋管长度和土壤的热物性对水平螺旋地埋管换热器的影响。结合工程实例,计算了所需的埋管长度和埋管的占地面积,与竖直埋管系统进行了比较。     

地源热泵夏季性能测试及传热模型

对50m深埋地下换热器地源热泵系统夏季间歇运行时的制冷性能进行了测试,分析了系统运行对地温的影响,提出采用混合系统来解决重庆地区冬夏季土壤中吸热、放热不平衡的问题,引入圆柱源理论建立了垂直U型管传热模型,模拟结果与实验结果吻合较好。