地源热泵岩土热物性测试简介与分析

地源热泵系统作为利用可再生能源的暖通空调技术,具有节能、环保等优点,在世界范围内被广泛使用。土壤作为地源热泵系统的冷热源,对整个系统有着至关重要的影响。不同建筑负荷特性要求系统对土壤的取放热量不同,二者的不平衡会使土壤的温度发生变化,影响整个系统的运行。对特定建筑地源热泵系统土壤的热物性测试是设计地埋管系统的重要依据。本文对热物性测试的理论依据进行了简单介绍,并对具体事例进行了分析计算,得出岩土体的导热系数等具体热物性参数,为地源热泵系统的精确设计提供了依据。     

新型土壤源热泵热水复合系统运行特性仿真

为了解决传统土壤源热泵系统在建筑冷负荷较大地区长期运行后地下土壤热堆积、系统能效低等问题,设计了一种土壤源热泵热水复合系统,为建筑物供冷、供热和供生活热水。运用TRNSYS软件建立了土壤源热泵热水复合系统的动态仿真模型,运行仿真结果表明:设计的土壤源热泵热水复合系统能在建筑冷负荷较大的地区利用地下土壤堆积的热量为建筑物供冷、供热和供生活热水,运行稳定,系统平均制冷、制热系数峰值分别为6和4.29。     

上海烟草集团浦东科技创新园区地源热泵系统的应用

地源热泵是从温度相对恒定的深层土壤中进行热量交换,具有能源消耗低,运行效率高,不对周围环境产生热和噪音污染等特点,是国家鼓励使用的一种绿色环保空调形式。上海烟草集团浦东科技创新园区南地块项目在参评美国LEED金级认证的契机下,使用地源热泵系统搭配冷却塔方案对两栋建筑单体进行供热和制冷,根据该项目,论述了地源热泵系统的设计、要求及运行策略,并对系统未来的调整和优化进行了展望。     

复合式土壤源热泵系统设计

设计了一套复合式土壤源热泵性能实验台,采用冷却塔作辅助冷源、太阳能热水器作辅助热源,能够实现冬季供暖、夏季供冷、一年四季提供60~80℃生活热水的功能。给出了系统中热泵机组、空调末端设备、冷却塔、水泵、太阳能热水器等主要部件的选型计算方法,经搭建好的土壤源热泵性能实验台运行测试,制冷和制热效果良好,同时也解决了土壤热平衡问题。     

基于冷却塔逆用的缓解土壤冷堆积研究

土壤源热泵系统单独长期运行导致产生土壤冷堆积,为此分析了土壤冷堆积产生的原因,以及近年来解决土壤冷堆积的一些研究方法.提出将冷却塔逆用与土壤源热泵联合运行,满足室内冷热负荷要求,使温度较低的地下水与环境中温度较高的空气进行换热,地下水升温后送回地下,以缓解北方地区土壤冷堆积问题;同时亦可在一定程度上改善局部热环境,并对...     

基于TRNSYS的严寒地区土壤源热泵系统性能研究

研究严寒地区土壤源热泵系统的运行特性,旨在提高土壤源热泵系统运行效率,保证土壤源热泵系统持续高效稳定的运行。利用TRNSYS软件搭建土壤源热泵系统模型,对土壤源热泵系统进行了30年的运行分析,分析影响系统热平衡的主要因素,并研究埋管间距、埋管深度等因素对土壤温度变化的影响。结果表明,在严寒地区,建筑累计负荷是影响系统热平衡的主要因素,当建筑累计热负荷与建筑累计冷负荷达到一定比值时,系统将达到热平衡状态。钻孔间距、钻孔深度对土壤温度变化有一定影响,增大钻孔间距、增加钻孔深度可以减少土壤温度变化幅度。     

地铁废热-土壤源热泵联合供暖系统研究

对地铁热负荷产生的原因和规律进行分析并计算出其冬季可回收的废热量。根据地铁废热的生成特点,利用试验台进行模拟试验,确定出系统的最佳结合方式和运行控制模式。模拟试验结果表明:当地铁排热量能够满足建筑的供暖需求时,单独运行空气源热泵进行供暖,热泵的平均COP为4.91;当地铁没有废热可供利用时,单独运行土壤源热泵对建筑进行供暖,此时热泵的平均COP为3.82;在整个供暖期间,地铁废热-土壤源混合式热泵系统的平均COP为3.31。     

基于Trnsys的地源热泵+冷却塔复合系统运行特性模拟研究

针对夏热冬冷地区地源热泵系统的土壤热堆积问题,以淮南市某建筑为研究对象,通过DeST软件对建筑冷热负荷进行全年逐时模拟分析,完成复合系统容量配置,利用Trnsys软件建立地源热泵+冷却塔复合系统仿真模型,并进行模拟计算。结果显示:系统完全满足建筑供热制冷需求,节能效果明显,年节约能耗3.0×10⁶ kWh,实现了地埋管周围岩土体的冷热平衡,全年土壤热不平衡率19.03%,年温度变化率仅为-0.7%。     

太阳能跨季节储热供热系统试验分析

介绍了一种太阳能-土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为30～40MJ/d。采用太阳能-土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑。     

土壤源热泵系统的土壤蓄冷影响因素研究

以南京为例,运用Trnsys软件的模拟计算方法研究夏热冬冷地区土壤源热泵系统中土壤蓄冷的影响因素。Trnsys系统模型模拟了土壤源热泵系统中土壤在室外干球温度和土壤初始温度影响下,其蓄冷性能的变化。通过对模拟结果进行数据处理与分析,得出土壤初始温度是影响土壤蓄冷性能的主要因素。在土壤温度达到25℃时,建议停止向土壤散热,开启冷却塔蓄冷。     

土壤源空调系统全年运行设计与计算分析

采用贝塞尔函数求解了U型埋地换热器在稳态和正弦波边界下的解析解,可计算给定全年动态负荷下埋地换热器内流体温度,并据此判断埋地换热器的设计能否满足建筑物的要求.给出了在不同因素影响下流体全年最高温度和最低温度与U型管单位长度设计取冷(热)量的关系曲线,可用于指导U型埋地换热器的设计.得到了建筑物全年累计耗热量和耗冷量、最大热负荷和冷负荷应满足的关系,可用于指导建筑物冷热源方案的搭配.     

土壤源热泵-新型系统能耗分析

对新型分布式供能系统(简称新型系统)的特性进行了分析,并将其与土壤源热泵机组和直燃式溴化锂冷热水机组进行比较,得出新型系统设计工况和变工况性能均较好,其中负荷在0.5～1之间时效率较高。通过对北京地区某建筑物冬夏季的能耗分析,得到新型系统分别比土壤源热泵机组和直燃式溴化锂冷热水机组节能23.1%和37.1%,其节能性相当可观,是一个值得推广的系统。     

光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

土壤源热泵地埋管周围土壤温度变化规律研究

针对天津市某工程的土壤源热泵系统进行了为期一年的土壤温度变化规律测试,结果表明:土壤的热惰性有助于不同季节的热交换,本地Ⅸ埋管换热器的作用半径大于2.5m,而且会波及到5m远处,但影响较小.     

基于圆柱热源模型的现场测量地下岩土热物性方法

在埋地换热器圆柱热源模型的基础上采用参数估计法建立了一套可用于现场确定土壤热物性的方法。结合地源热泵系统单井热响应测试实验,计算了地下岩土热物性参数,模拟了管内流体平均温度随时间变化规律,与实验值比较,发现该方法较线热源法更加接近实际。     

基于线热源理论的垂直U型埋管换热器传热模型的研究

基于经典常热流线热源理论,通过引入叠加原理、阶跃负荷及孔洞热阻思想将其发展为能够适用于变热流埋管换热与地源热泵系统模拟的变热流线热源模型,并与改进的经实验与理论验证的圆柱源理论模型进行了比较与分析。结果表明:所发展的变热流线热源模型能够有效地模拟地下埋管的换热过程,可作为地下垂直U埋管换热过程的计算模型,为地源热泵地下埋管换热器的设计计算及地源热泵系统的模拟提供了一种新的简单而又实用的计算方法。     

超强吸水树脂与源土混合作为地源热泵供热系统回填材料的实验研究

在热泵制热工况下,超强吸水树脂与源土混合作为回填材料,分别对螺旋盘管、U型管以及整个系统进行了实验研究,得出系统性能变化曲线。实验结果表明,超强吸水树脂与源土混合作为回填材料,特别是螺旋盘管换热器,可明显增大地下换热器换热量,提高地源热泵系统的效率和稳定性,适用于干旱、土壤非饱和以及地下水位比较低的地区。     

基于圆柱源理论模型的U型埋管换热器的模拟研究

分析了圆柱热源(热汇)理论模型,运用圆柱源理论对太阳能-土壤源联合运行热泵系统进行连续20d运行的状况进行模拟,得出联合运行模式较单独土壤源运行模式节能8%~10%,可为圆柱源理论模型应用和太阳能-土壤源热泵运行模式的选择提供参考。引入“负荷集合”思想对圆柱热源(热汇)理论模型进行改进,使其适合于对土壤源热泵的全年运行进行模拟,模拟过程更为快捷。     

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。     

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。