地源热泵制冷工况间歇运行的实验研究

地下埋管内的水温主要与埋管换热器的长度、地下土壤温度、土壤的热物性及系统运行模式等因素有关。如果能找出系统最佳运行模式,对于地下温度场的恢复、系统运行优化以及减少埋管换热器的造价都有重要意义。本文就是基于这样的目的,通过人为控制机组的运行模式,探求连续运行及间歇运行模式下埋管换热器内水温的变化规律,以期找到地下换热系统运行优化的最佳手段。     

地源热泵间歇运行下土壤热湿迁移的实验研究

建立地埋管换热土壤热湿迁移过程的实验装置,对地源热泵间歇运行时不同进口流体温度及不同土壤体积含水率下土壤温湿度场的变化特性进行实验研究。实验结果表明∶间歇运行时,入口流体温度的升高会使土壤温度最大值升高,但不利于土壤温度的恢复,土壤体积含水率的增加在一定程度上有利于地下换热和土壤温度的恢复。系统开机后存在土壤温度上升的主上升区,此区温度增幅超过65%,关机后第18小时土壤温度基本恢复至初始温度;系统关停后在温湿度梯度的作用下会出现温度和含水率最大值后移的现象,热源对土壤温度和含水率的作用半径约为280和375 mm;开停比为1∶2时温湿度较1∶1能恢复得更低,合理设置停机时间有利于机组长期有效运行。     

土壤源热泵间歇运行特性及地温恢复规律研究

通过土壤源热泵系统夏季工况实验,获得了热泵机组耗功量、土壤换热量、机组的性能系数以及热泵运行前后地下埋管周围土壤的温度分布数据。在实验的基础上,探讨了热泵系统间歇运行时间以及土壤温度的恢复率对热泵运行性能的影响。实验结果表明:同一埋管深度处,机组的运行时间越长,土壤短期内可恢复的可用稳定温度越高,且需要的稳定恢复时间也越长。     

贵州岩溶区一酒店地源热泵设计与制热运行分析

作为一种以浅层地热能为冷热源的供暖制冷技术,地源热泵是国家大力推广的节能环保中央空调系统。简要论述了贵州省遵义市一酒店地源热泵系统设计方案,测试分析并评估了地源热泵系统的冬季制热运行效果,从而提出系统的优化设计和运行建议。     

西安地区地源热泵项目运行分析

不同运行方式对地源热泵系统的长期稳定性有着重要作用。以西安地区为例,建立了双U型地埋管换热器三维传热模型,模拟了不同运行方式对单孔和群孔换热器换热特性的影响。研究结果表明：地源热泵管群系统应间歇运行,每天最大负荷工况下连续运行不超过8 h;年总供冷热量差值控制在10%内,以便土壤温度恢复;3年和10年土壤温差分别控制在1℃和3℃内,以保证地源热泵系统长期供能效果。     

间歇过程地温恢复特性及其规律模拟计算分析

通过试验和模拟分析，研究了地源热泵(GSHP)地能利用中，间歇控制过程对系统输出性能的影响、对井壁附近温度恢复的影响以及井的结构参数对系统输出性能的影响。试验和模拟计算结果表明，间歇控制技术能使井壁附近温度得到有效恢复，对发展利用地能供热供冷系统具有非常重要的实用价值。     

地源热泵运行经济性分析

根据北方寒冷地区冬天室外温度偏低的特点,提出利用地源热泵供暖。地源热泵存在三种驱动方式：电动机、柴油机、燃气机。三种辅助供暖热源：电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。本文对其一次能源利用率和燃料价格变动时,系统运行经济性进行比较分析,得出燃气热泵的供暖费用比锅炉房集中供热的费用要高6％;电动热泵的供暖费用比锅炉房集中供热费高40％;柴油机热泵的供暖费用比锅炉房集中供暖高出57％。     

太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究

文章根据气象条件和建筑负荷的不同,把太阳能辅助地源热泵(SAGSHP)系统运行时段分为多个运行期间,在各运行期间设置不同的集热、储热和热泵供热的运行参数,研究各运行参数的设定对SAGSHP系统性能的影响规律,进而确定了各运行期间的优选参数。SAGSHP系统的性能参数包括热泵机组COP、直供热量占比、SAGSHP系统总耗电量和SAGSHP系统COP等。研究结果表明,相比于不分期间的控制策略,分期间控制策略的年集热量相对提高了4.0%,储热量相对提高了7.1%,太阳能直供热量相对提高了15.5%,SAGSHP系统COP相对提高了3.9%。     

连续与间歇运行工况下地埋管换热器的换热特性研究

为了研究地埋管换热器在变负荷下连续运行与间歇运行的换热性能,基于有限长线热源渗流模型建立竖直地埋管钻孔外准三维非稳态传热模型,应用叠加原理计算钻孔群中钻孔壁温度场及地埋管内流体温度场。在存在地下水水平渗流的情况下,研究了变负荷连续运行模式下不同渗流速度、不同运行工况及不同钻孔位置对地埋管换热器的换热性能的影响。结果表明,在连续运行模式下,边缘位置的钻孔及较大的渗流速度能够增强地埋管换热器的换热性能;在间歇运行模式下,地埋管换热器的运行份额越小,其制冷效果越好,反之,制冷效果越差;在间歇运行工况下,土壤温度能在系统间歇期内得到一定程度的恢复,从而更好地提高地热能的利用率。     

混和型地源热泵系统运行特性试验研究

介绍了自主设计实施的土壤换热器与冷却塔并联以及土壤源与空气源并联的两种混合型地源热泵系统,并对两种混合型地源热泵系统的运行特性进行了实验研究。实验采用单因素实验方法,研究了热水温度、循环水泵功率、环境温度对不同混合型地源热泵系统制热能效比的影响,提出了系统在不同工况下的合理运行方式。     

污水源热泵供热的工程应用及分析

齐鲁石化水厂原来利用热电厂蒸汽换热后制备低温热水对车间和办公楼进行供热,运行费用高.根据该厂有丰富的工业污水的特点,现设计采用污水源热泵机组为车间及办公楼提供热.分析表明,一个采暖季即可节省运行费用约68万元,而且使用效果良好.     

Experimental performance evaluation of a closed‐loop vertical ground source heat pump in the heating mode using energy analysis method

An experimental study is performed to determine the performance of a ground source heat pump (GSHP) system in the heating mode in the city of Erzurum, Turkey. The GSHP system using R‐134a as refrigerant has a single U‐tube ground heat exchanger (GHE) made of polyethylene pipe with a 16 mm inside diameter. The GHE was placed in a vertical borehole with 55 m depth and 203.2 mm diameter. The average coefficients of performance (COP) of the GSHP system and heat pump in heating mode are calculated as 2.09 and 2.57, respectively. The heat extraction rate per meter of the borehole is determined as 33.60 W m^?1. Considering the current gas and electric prices in Erzurum city, the equivalent COP of the GSHP system should be 2.92 for the same energy cost comparing with natural gas. The virgin ground in Erzurum basin has high permeability and low thermal conductivity. In order to improve the thermal efficiency of GHE and thus improve COP of a GSHP in the basin, the borehole should be backfilled with sand as low‐cost backfill material and a 1 to 2 m thick surface plug of clay should be inserted. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

U型波纹埋管对于增强土壤源热泵换热性能的研究

为了增强土壤源热泵系统地下埋管换热器的换热性能,通过CFD方法,探讨改用波纹管对地下换热所产生的影响,首次提出采用波纹管代替光管作为强化地下埋管换热器换热效率。     

别墅型建筑地源热泵空调系统设计

地源热泵是一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源进行能量转换的供暖制冷空调系统,通过输入少量的高品位能源(如电力、机械功、燃气和液体燃料),实现热量从低温热源向高温热源的转移.以上海某小型别墅为对象,设计了一套家用地源热泵空调系统.首先计算了夏季冷负荷和冬季热负荷,然后根据冷、热负荷选择一套水源热泵机组(MWH080CR型机组)和相应的风机盘管,进行了室内水管环路系统、土壤热交换器和地板采暖的设计选型,最后对系统的能效比进行了计算.结果表明,该空调系统具有节能环保、稳定可靠、舒适耐用等优点.     

复合地源热泵系统冬季供暖运行实验研究

介绍了地源热泵在冬季运行供暖的实验研究,具体分析了长期连续运行时土壤温度的变化规律,热泵机组系统的COP变化情况,以及太阳能辅助系统与地源热泵系统联合运行时土壤温度的变化规律,热泵机组系统的COP变化情况.试验数据表明了增加太阳能辅助地源热泵系统后,显著地提高了冷凝器出口温度和室内温度,有效地提高了热负荷,增加了供热面积.总结出了本地区地源热泵系统的一般运行规律.     

A study on utilization of ground source energy for space heating using a nanofluid as a heat carrier

Ground source heat pump (GSHP) systems are well established as an energy-efficient space conditioning device. However, for better utilization of the ground source, improvement in GSHP performance is desirable, which limits the small temperature difference between the ground and the circulating fluid. In this study, efforts have been made to investigate the performance of a ground heat exchanger (GHX) with a nanofluid as a heat carrier. Mathematical modeling is performed for the closed-loop vertical U-tube GHX with six different (Al₂O₃, CuO, graphite, multiwalled carbon nanotube, graphene, and Cu) water-based nanofluids. The effect of different operating parameters on GHX length, fluid temperature, and pressure drop with nanofluids is determined. On the basis of the analytical results, it is found that the graphite particle-based nanofluid plays a prominent role to enhance the performance of the GHX as compared with other nanoparticles. The maximum enhancement in the increase in outlet fluid temperature and reduction in pipe length with graphite particle-based nanofluid are 68.3% and 63.3%, respectively, for an increase in temperature difference from 7°C to 15°C between the atmosphere and the ground. Also, with the graphite particle-based nanofluid and the increase in pipe diameter from 20 to 50 mm, the fluid outlet temperature increases up to 11.2%, and the requirement in GHX length reduces up to 55%.     

复合式土壤源热泵的研究现状及发展趋势

综述了国内外复合式土壤源热泵系统应用研究的最新进展和研究成果,分析了土壤热平衡问题的形成原因、解决方案,以及目前常用的几种复合土壤源热泵系统的工作原理,对比了不同连接方式的优缺点,并对系统存在的问题提供了相应的解决办法,以及对复合式土壤源热泵未来的发展及研究的方向提出了新的观点。     

Performance of a spiral ground heat exchanger for heat pump application

A high-efficiency ground heat exchanger has been developed for use with ground-source heat pumps. The exchanger is made of copper tubing, shaped in the form of a spiral, which can be installed in a vertical borehole backfilled with sand. Thermal performance of a full-scale prototype indicated that this heat exchanger can achieve very high heat extraction rates if subfreezing operating temperatures are used. For most soil types cyclic freezing and thawing is not a problem; however, for the sensitive Leda clay in which the prototype tests were conducted, substantial settlement occurred after the first freeze-thaw cycle owing to initial collapse of the soil structure.     

基于预测的复合地源热泵系统控制方法实现

在冬冷夏热且夏季冷负荷远大于冬季热负荷的地区常采用带有冷却塔的复合式地源热泵系统,其控制策略存在极大的优化空间。文章提出了直接比较冷却塔和与土壤换热器相连的板式换热器的出口温度的控制方法,并通过人工神经网络预测板式换热器机组侧的出口水温来实现此控制方法。通过FLUENT软件建立复合式地源热泵系统动态数值模型,获取建立神经网络的数据,采用3层BP网络,建立了多个预测板式换热器机组侧出口温度的模型。研究结果表明,采用神经网络可以准确实现此预测,绝对误差不超过0.4℃。