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。     

地源热泵间歇制热运行的试验研究

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.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.文章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变化规律,以期找到地下换热系统运行优化的最佳手段.     

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。     

大气对流对土壤内热湿迁移影响的实验研究

对土壤内热湿迁移过程进行了研究,通过对土壤内热湿迁移机理分析,根据质量守恒和能量守恒原理,建立了土壤非饱和区热湿迁移的理论模型,对大气对流环境条件下砂土内热湿迁移过程进行了实验研究,实验测量和数值计算,获得了不同大对流速度作用下土壤中温度,含水率分布以及水分蒸发强度的变化。     

土壤源热泵夏季运行特性的实验研究

根据对土壤源热泵夏季运行性能的实测,对夏季制冷工况的启动运行特性与间断运行特性进行了实验研究。实测结果表明,南京地区土壤源热泵夏季运行的启动时间为8～9h,其单位埋管放热量为44～49 W/m,平均传热系数为3.4W/(m·℃)。同时,采用可控间断运行方式可以在有效降低地下土壤温升率及机组进口温度以改善机组运行性能的同时,提高单位埋管的换热能力,从而更有利于提高浅层地热能的利用效率。     

土壤源热泵制冷间歇工况土壤温度响应实验研究

在夏热冬暖的广州地区搭建了两种换热器向土壤放热的实验台,换热器埋地深度为30m,实验元件有单U和双U两种型式.连续制冷工况下,通过对两口井内土壤温度变化的研究,结果发现,开机12h后,土壤温度趋于稳定;停机12h后两个埋地换热管处的土壤温度就可恢复约95%,但土壤温度基本得以恢复需要停机81h.在停机12h后地温恢复得极其缓慢,已没有工程应用价值.可见合理选择运行与停机时间有助于提升系统的整体换热能力和地热的综合利用率.通过实验研究发现,间歇工况下双U井单位井深换热量较之连续运行提高了25.6%,单U井单位井深换热量提高了21.8%.     

地埋管换热器周围土壤热湿迁移的实验研究

文章搭建了土壤热湿迁移实验装置,并利用该装置研究了不同进口流体温度、土壤体积含水率条件下,地埋管换热器周围土壤温度场、湿度场的变化特性。分析结果表明:随着进口流体温度逐渐升高,土壤温度、湿度的最大值均逐渐升高,土壤温度、湿度的下降速率逐渐加快;土壤的初始体积含水率越大,热源对土壤温度的作用半径越大,当土壤的初始体积含水率分别为0%,35%时,热源对土壤温度的作用半径分别为280,380 mm;当土壤与地埋管之间的径向距离为0～225 mm时,土壤含水率主要受温度梯度的影响,随着该径向距离逐渐增加,土壤含水率逐渐升高,当土壤与地埋管之间的径向距离为225～380 mm时,土壤含水率会受到温度梯度与含水率梯度的共同作用,使得水分逐渐向热源方向逆向迁移,当土壤与地埋管之间的径向距离为225 mm时,土壤含水率出现峰值,当土壤与地埋管之间的径向距离大于380 mm时,温度梯度对土壤水分迁移的影响逐渐减弱,土壤含水率逐渐降低,当土壤与地埋管之间的径向距离为525 mm时,土壤含水率保持稳定。     

土壤高温储热条件下热湿迁移过程的实验研究

建立了土壤高温储热热湿迁移过程的实验装置,对不同储热温度和初始湿度下的土壤温度场、湿度场及地下换热量等动态特性进行了实验分析。实验结果表明:储热温度和初始湿度是影响土壤高温储热热湿迁移过程的重要因素。在高温储热条件下,温度场和湿度场之间具有十分强烈的关联性,且在靠近热源的地方易出现湿度峰值和温度峰值现象,湿度场的稳定时间整体上略滞后于温度场。在大尺度上,热湿迁移倾向于同时沿重力和径向方向进行,此效应对热湿迁移过程也具有较大的影响。     

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。     

热泵间歇制热及土壤热响应特性的研究

研究了广东地区地源热泵机组间歇式运行模式下埋地管换热器的换热能力及土壤热响应特性。土壤源热泵系统的单U、双U埋地管换热器深30m,在连续运行工况下,系统运行12h后土壤温度变化很小,单U和双U井的土壤平均温度分别下降5.16℃和6.30℃,系统停机后自然恢复到初始温度需要长达75h。分别取开停时间比3h:5h和4h:5h进行实验,并比较了间歇和连续两种工况下地埋管换热能力的大小,发现间歇工况下单U井的换热能力可分别提高8.3%和7.6%,双U井可分别提高10.2%和3.1%。     

垂直埋管热湿传递线源模型的建立及其计算条件

现有的土壤传热模型忽略了水分迁移对传热的影响,根据质量与能量守恒原理,在原有的垂直埋管土壤源热泵一维线源模型上发展了传热传湿数学模型,并对模型中土壤的各参数进行了分析,为下一步的数值模拟计算以及进一步研究土壤含水率对传热影响奠定基础。     

地源热泵系统中竖井深度的确定方法

应用半无限大物体的热传导方程，求得了土壤日平均温度随时间和空间的变化规律。基于对地源热泵系统中竖井现场的地质勘探数据，计算出不同土层的热物性参数。最后根据对竖井现场地表温度连续一年的观测数据，得到了地表日平均温度的年波幅，并计算得出不同深度处土壤日平均温度的年波幅，据此确定了地源热泵系统中竖井的合理深度。     

寒冷地区太阳能-土壤源热泵系统运行方式的探讨

在太阳能—土壤源热泵系统中，合理确定其运行工况，对系统运行的经济性、可靠性具有重要意义。该文对寒冷地区太阳能热泵系统在各种运行工况的运行特性及太阳能—土壤源热泵系统在各种运行方式下的运行时间分配比例进行理论研究，为太阳能—土壤源热泵系统的设计、运行管理提供参考。     

地埋管间断工作进出孔平均温度预测方法研究

按不改变每天总换热量的原则,将单位长度地埋管换热孔在制冷季或制热季中每天的实际释热或取热过程简化为一个矩形释热或取热脉冲,脉冲大小为单位长度地埋管换热孔的设计释热量或设计取热量,时间为每天的等效满负荷释热或取热小时数。采用线热源理论和热流叠加原理,推导若干个矩形脉冲负荷作用后地埋管换热器进出口温度平均值的计算公式,并通过长期现场岩土热响应试验对该公式进行了验证。在已知制冷季或制热季天数和地埋管换热器每天等效满负荷工作小时的基础上,通过设定地埋管在制冷季和制热季传热流体的最高或最低温度,可用该公式计算单位长度地埋管换热孔的设计释热量或取热量。     

太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究

在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型.通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济...     

地埋管换热器分区运行对地源热泵系统运行经济性影响的模拟研究

针对管群地埋管换热器,在不同夏冬季建筑负荷比运行条件下,对一种简单分区运行与不分区运行方式的循环水温度变化及系统能耗情况进行对比。结果表明:与不分区运行相比,采用简单分区运行方式时,地埋管循环水温度随运行时间的变化幅度相对较小,能耗降低,节能率随运行时间的增加而增大;随着夏冬季负荷比的增大,分区运行节能效果呈先增大后减小的趋势。研究结果表明,对于冬夏季负荷不平衡时,采用简单的地埋管换热器分区运行方式,可提升系统运行效益及可靠性。     

CO2跨临界循环地源热泵的研究

给出了CO2跨临界循环地源热泵的系统流程，并在考虑输气系数和绝热效率的基础上，与R22和R134a等进行了循环性能比较。结果表明，用于需要较高供水温度的空调系统或热水供应系统时，CO2可具有和常规工质相当的性能。同时对于一特定的CO2地源热泵，分析了在热水流量和热水温度变化时的运行特性，并讨论了CO2地源热泵容量调节的方法。     

地源热泵小负荷状态下的运行优化

针对地源热泵在小负荷状态下满负荷间歇运行，系统频繁启动造成额外消耗大量能量的缺点，本文利用最优化原理，对系统运行优化。优化计算得出对于每一个热负荷都存在一个最优运行负荷(即最优值)，使得该系统运行能耗最低；在热容量和散热量与最大散热量比值组成的二维空间中可以分成几个运行区域，在这些小区域中，最优值恒定不变。