地下水渗流对地埋管换热器换热的影响研究

为确定土壤源热泵中垂直单U型埋管方式下渗流对地埋管运行时周边土壤的温度波动及不同渗流速度对其换热的影响,采用整体求解法利用数值模拟软件参照大连某工程项目建立了地埋管三维非稳态传热模型,通过实验结果与模拟结果的对比验证其模型可靠性。对冬季有无渗流工况下运行的地埋管换热器进行数值模拟并将模拟结果进行比较分析。得出有渗流时地埋管换热产生的冷量不易集中在埋管侧,可解决土壤冷堆积问题并提高了埋管换热器换热效率的结论。冬季单位井深换热量增加33.4%,换热效率提高32.5%,有效减少系统初投资。     

地下水渗流对垂直埋管换热器换热性能影响的实验研究

地埋管换热器的换热性能是地源热泵空调系统设计的关键问题之一。建立了地源热泵砂箱实验台,实验研究了地下水渗流对地源热泵地埋管换热器换热性能的影响。研究结果表明:地下水渗流可以强化地埋管的换热,且随着渗流速度的增大,强化换热作用越明显。另外,实验结果也表明,U型管周围温度峰值的位置会沿渗流方向向下游偏移,地埋管群布置时应避开该位置,以强化埋管的换热。     

地下水流动对地埋管换热器的影响研究

基于单U竖直地埋管换热器的热渗耦合传热模型模拟分析了夏季工况下地下水流动对地埋管换热器的影响,发现有渗流土壤中随着地下水流速的增加,地埋管换热器单位井深换热量升高,出口水温降低,并且地埋管区域换热达到稳定的时间会缩短,而且使换热器换热达到稳定时能够保持较高的换热量和较低的出口水温。     

地下水渗流速度对地埋管地源热泵系统的影响

以某体育场为例,建立地埋管地源热泵系统中长期运行模型,进行为期10年的系统模拟运算,得到该区域土壤温度场变化规律。结果表明:渗流速度对于地埋管地源热泵系统地理管换热器及土壤换热影响较大,地下水渗流速度为15 m/a时,运行3~4年后,换热井所在区域的土壤温度场将趋于稳定,由此可判断在地下水渗流较充分的区域,地埋管地源热泵有条件达到土壤冬夏季热量平衡。     

土壤耦合热泵系统垂直埋管换热器性能影响因素的模拟分析

采用对钻孔内、外2个传热空间分别讨论的传热分析方法,建立土壤耦合热泵系统垂直埋管换热器传热的数学模型。模拟分析冬季换热过程中埋管周围土壤温度的变化,得出取热工况下地埋管换热器换热性能的影响因素。模拟结果将有助于提高热泵系统的循环经济性能。     

土壤温度场对垂直单U形埋管换热性能的影响分析

针对广州地下50m以内土壤温度场,研究广州地区土壤温度的分布特性和变化规律,建立垂直单U形地埋管地下换热区域温度场的三维稳态和瞬态传热模型,模拟冬季工况下埋管区域土壤温度场的分布情况,分析不同土壤初始温度对地埋管换热器埋管深度的影响。最后,计算某一别墅工程动态负荷,选用GLHEPRO3．0进行为期30年的系统运行模拟,分析地下埋管区域土壤热平衡对埋管换热性能的影响,从而为广州地区推广使用土壤源热泵系统的长期高效运行提供理论参考。     

埋管换热器的实验研究与数值模拟

以自制埋管换热器换热实验台为原型建立模型,用Fluent软件进行数值模拟,模拟进水40℃、45℃、50℃三种工况下连续运行8小时后,埋管换热器周围土壤的温度分布,并用埋管换热器换热实验台做相同工况下的换热实验,取埋深4m、埋深3m、埋深2m处共计12个测温点进行比对,验证数值模拟结果的正确性,并指导数值模拟模型的修正,最后利用数值模拟计算结果分析埋管换热器周围土壤的温度场特性。     

地源热泵地埋管换热器换热性能研究北大核心CSCD

地埋管换热器的换热性能对地源热泵系统的整体性能具有重要影响,基于传热理论分析及CFD模拟,能够快速精确地分析地埋管换热器的换热性能,提高地源热泵系统方案设计的准确性。本文建立了地埋管换热器的有限长线热源模型,分析了单个地埋管换热器的温度变化情况及单位长度换热量;通过CFD模拟分析了四个单U型地埋管换热器组合的传热特性,得到换热器及土壤的温度场分布,并研究了土壤的温度恢复特性。     

某污水处理厂气流组织模拟分析

土壤源热泵地埋管换热器中的传热过程是三维非稳态的传热,影响因素非常复杂。采用基于线源理论的单U形地埋管换热性能简易计算模型,利用正交试验法对地埋管换热性能的影响因素进行了敏感性分析。     

地下水流动对地埋管热作用距离影响的研究

地埋管换热器周围温度场随着运行时间变长不断向远处扩散,地下水流动使得埋管热作用距离沿流动方向大大增加。通过饱和含水层内地埋管换热模型,得到了地下水流动作用下埋管热作用距离的近似表达式,分析了地下水流速、土壤导热系数和孔隙率对热作用距离的影响。借助于地埋管热作用测试平台,分析了地下水流动作用下埋管热作用距离和热恢复特性,结果表明:地下水流动使得埋管热作用距离远大于纯导热模式,且热作用距离在埋管轴向不同埋深处大小不一,建议在地下水流速大于1×10-6m/s的地质区域,沿地下水流动方向设置埋管间距为8~10 m。     

基于地下水流动地埋管热作用距离分析研究

地埋管换热器周围温度场随着运行时间变长不断向远处扩散,地下水流动使得埋管热作用距离沿流动方向大大增加。通过饱和含水层内地埋管换热模型,得到了地下水流动作用下埋管热作用距离的近似表达式,分析了地下水流速、土壤导热系数和孔隙率对热作用距离的影响。借助于地埋管热作用测试平台,分析了地下水流动作用下埋管热作用距离和热恢复特性,结果表明：地下水流动使得埋管热作用距离远大于纯导热模式,且热作用距离在埋管轴向不同埋深处大小不一,建议在地下水流速大于1×10-6m/s的地质区域,沿地下水流动方向设置埋管间距为8~10m。     

地源热泵单U型地埋管换热器的传热模拟分析

本文针对地源热泵单U型地埋管换热器的换热特性,建立了地埋管换热器的传热模型,模拟分析了不同的进口水温、不同的流速以及不同的回填材料对单U型地埋管换热器换热能力的影响,研究结果可为同类型的地源热泵项目提供参考和借鉴。     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。     

地源热泵系统性能影响因素模拟分析

以钻孔外有限长线热源模型及钻孔内准三维模型为基础,运用叠加原理,基于Visual Studio开发平台,利用C#语言进行可视化窗体编程,结合重庆地区某地源热泵工程,通过导入DeST能耗模拟软件生成的建筑逐时负荷,对该工程的地埋管换热器进行逐时换热特性模拟,分析土壤热物性,地埋管换热器热短路,系统运行策略三个方面对地源热泵系统性能的影响,计算出不同因素下系统能耗,为地源热泵系统优化设计和运行策略提供依据.     

土壤源热泵地埋管传热与机组性能的实验研究

在夏热冬冷地区的长沙建立了土壤源热泵系统实验台,开展了制冷工况下垂直U型地埋管换热器的实验研究,测定了地埋管周围的土壤热物性,分析了地埋管换热器的钻井深度、埋管类型、循环水流量等参数对地埋管传热和机组性能的影响。研究结果表明,选择合适的换热器类型、增大地埋管深度、提高循环水流量可以有效提高单位井深换热量。     

基于岩土轴向分层垂直地埋管换热模型分析

当埋管周围岩土轴向分层热物性相差较大时,传统均匀介质模型忽略了岩土分层、热物性变化和地下水流动的综合影响,往往会带来偏差。本文通过对南京某一地埋管换热器现场实验,分析了岩土分层和地下水流动特性,建立了地埋管换热器岩土轴向分层数值模型,并进行验证分析。对比分析轴向数值模型与传统的有限长纯导热模型(FLS)和渗流有限长线热源模型MFLS均匀介质模型,结果表明:连续加热60 d后轴向分层模型的埋管出水温度比FLS模型低约0. 5℃,比MFLS模型高0. 3℃,且轴向分层模型不同深处温度响应差别较大。并对不同距离不同加热时间下,埋管轴向温度的分布特性进行了研究探讨。     

U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟，确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间，定量预测热干扰的程度及其结果。通过对管群间热干扰的分析，提出解决方案，为U型垂直换热埋管的地下管群的设计提供参考依据。     

放射状地埋管连续储热温度场分析

土壤源热泵系统因为其高效、环保、节能等优点得到越来越广泛的应用。本文分析U形地埋管不同倾斜角及不同圆环直径时周围土壤的温度分布情况,得出地埋管周围土壤温度随时间的变化规律及随深度的变化曲线。建立U形地埋管的二维和三维的数值传热模型,采用Fluent软件对其非稳态的流固耦合换热进行研究。模拟结果表明,放射状地埋管在冬季储热工况下,与水平面呈75°角、圆环直径为4 m的放射状地埋管换热量最大,热积聚效应最小。     

稳定运行的土壤源热泵系统管群内、外土壤温度场对比分析

基于上海某工程实例,对长时间(≥10h)稳定运行的土壤源热泵中央空调系统单U型地埋管换热器外壁土壤温度场、管群内土壤温度场、管群外土壤温度场变化进行全年测试,并对三种测试数据做了对比分析。测试结果表明:管群外浅层土壤(深度≤25m)温度一年四季变化波动比较大,且地下浅层土壤温度出现最高月份相比于地上环境出现最高温度的月份存在一定的延迟性;管群内的土壤温度会随着系统的长时间稳定运行呈现升高趋势,使地埋管换热器表面与周围土壤之间换热温差减小,导致换热效率下降。通过数据对比分析发现,对于冷负荷明显大于热负荷的建筑采用土壤源热泵系统,若长时间连续稳定运行对地埋管与土壤之间换热造成的影响夏季明显高于冬季。研究结果表明,适当增加钻孔间距、对地源热泵系统采取间歇性运行的模式对加强地埋管换热器与土壤之间的换热至关重要。     

地源热泵U型埋管土壤温度场数值模拟

结合相关文献给出原始地温计算式,针对垂直U型埋管换热器建立瞬态传热模型,采用控制容积法对方程进行离散,对换热器周围土壤温度场进行数值模拟.对模拟结果进行分析获得地下埋管换热器的传热特性与土壤温度变化规律,并通过实验数据验证模拟结果的正确性.