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。     

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。     

地源热泵地埋管周围土壤温度特性研究

针对地源热泵系统在夏热冬暖地区长期运行可能引起的地下温度场热量累积问题,提出地源热泵系统通过制冷、停机和制热3种工况的交替运行这一解决措施。采用有限长线热源模型,并利用迭加原理,对钻孔不同深度处、距离钻孔中心不同半径处及不同运行策略下U形埋管地下换热器周围温度场的变化进行研究。对指导地源热泵系统的工程运用具有实用价值。     

U管埋地换热器周围土壤传热性能测试方法

设计了一套通过测试运行参数反推出土壤传热系数的实验系统。分析埋地换热器两种数学模型,并采用数值分析比较了这两种模型的准确性。结果表明,采用柱源模型分析测试结果更加精确,但对于U型管管径较细、钻井较深的埋地换热器可采用浅源模型进行分析。     

冬季地埋管周围土壤温度场的模拟与分析

建立冬季工况下垂直u形埋管周围土壤温度场的简化模型,结合现有工程系统测试所得基础数据,利用ANSYS有限元软件进行模拟计算,得到埋管周围土壤的温度场分布。通过分析获得在武汉地区土壤源热泵运行时,埋管周围地温特性沿径向的变化规律以及埋管的热扰动半径。     

土壤源热泵地埋管群动态负荷模拟换热性能分析

建立了土壤源热泵地埋管换热器五根管群流固耦合全尺寸三维传热动态模型,结合实际工程的动态负荷对夏季放热和冬季吸热工况进行了一年期和十年期变负荷间歇动态模拟,分析了全年冷、热负荷平衡时管群之间的热干扰影响及土壤体温度变化情况。     

土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析

在线热源理论的基础上，建立了土壤耦合热泵系统地下埋管换热器传热的数学模型，模拟分析了土壤的初始温度、盘管的入口水温、盘管流体流速及运行工况等因素对土壤耦合热泵系统地下埋管换热器单井埋深的影响；提出了以盘管内流体温度梯度和单位管长换热量为判定依据的确定地下埋管换热器单井埋深的方法。     

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。     

土壤源热泵垂直埋管温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管,建立了周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用MATLAB软件进行求解,得到了数值解。通过对夏季制冷工况的模拟,得到土壤温度沿径向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律。     

土壤源热泵地埋管传热强化研究现状及其发展

分析了土壤源热泵技术特点及地埋管换热器的影响因素,指出地埋管换热器传热强化是地源热泵研究的核心问题之一,详细介绍了近十年来地埋管传热强化的国内外研究状况,在此基础上指出了土壤源热泵地埋管传热强化的最新进展和有待解决的关键问题。     

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。     

垂直地埋管地源热泵地下环路模拟与分析

主要运用EnergyPlus系统模拟软件,对武汉某住宅垂直地埋管地源热泵地下环路进行系统模拟,分析垂直地埋管换热器设计的埋管深度与管内流量两个重要因素对热泵机组性能的影响,为垂直地埋管换热器设计提供有意义的参考。     

U型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管，建立周围土壤的非稳态温度场的数学模型，并利用MATLAB软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟，其结果与实测值非常吻合，并得到土壤温度沿径向、纵向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律，为U型垂直埋管的埋深及间距设计提供参考。     

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。     

地源热泵桩基埋管的研究

桩基埋管作为一种新型埋管运用到地源热泵系统,越来越受到重视。本文介绍了几种桩基埋管的形式,综述了国内外桩基埋管换热器的传热模型及实验研究,分析了影响桩基埋管的各个因素,指出现有研究的不足,为后面的研究发展提供一点建议。     

基于TRNSYS的地埋管换热器系统设计模拟分析

在TRNSYS系统上搭建了地埋管换热器模拟平台.以郑州某建筑为对象,设计了复合式地源热泵系统为该建筑的冷热源系统.根据建筑的动态负荷特性,模拟了以优先满足冬季热负荷要求的地埋管换热器系统的动态热特性,分析了在不同钻孔数量下的系统热特性,并确定了系统的钻孔数量.该模拟设计分析方法可为类似的地埋管换热器系统设计提供参考.     

运行时间机制对医院建筑地埋管地源热泵系统的影响

通过DEST软件模拟出医院住院部全年动态负荷情况,分析了医院建筑负荷的特点.建立土壤源热泵系统地埋管换热物理和数学模型,以FLUENT为分析工具,对该建筑的地源热泵系统进行以运行时间为变量的数值计算分析,得到不同运行时间下的地温和管内流体的温度分布规律.以间歇运行时间为变量,得到辅助冷却模式下地温和管内流体的温度分布规律,提出了医院建筑地埋管地源热泵系统的优化运行模式.