土壤源热泵系统不同深度处土壤温度分析

本文概述了土壤源热泵的概念及特点,并通过Fluent软件模拟分析了地下土壤的温度场分布情况。通过研究表明:在冬季工况下由于U型埋管管内介质与周围土壤的不断传热,致使埋管周围土壤的温度不断降低,并且在不同深度处土壤的温度场分布也不同,随着深度的增加,土壤的温度逐渐增加,热作用半径逐渐减小。     

双功能地下管群换热器的管间距分析

为分析有地下水渗流情况下土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统中竖直地下管群换热器的管间距问题，本文基于热渗耦合作用下的数学模型，采用整体求解方法求得冬、夏季工况下管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解，从而分析了管间距对冬夏工况下不同联管方式管群换热器传热过程的影响，结果表明在冬夏工况下管间距影响不同，应根据具体的建筑负荷情况选择联管方式。     

竖直双U型地埋管传热特性研究

为探究U型地源热泵系统运行过程中土壤温度变化特性,以竖直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立三维非稳态传热物理模型.研究表明,地埋管周围土壤温度和单位井深换热量均随热泵运行时间增加而增加且趋于稳定;在其他条件不变的情况下双U型地埋管换热量为28.26W/m,单U型地埋管换热量为26.38W/m;流体进口流速和土壤温度梯度对单位井深换热量影响很小;流体进口温度和回填材料对土壤温度和单位井深换热量的影响较大;热泵蓄热-恢复和取热-恢复工况下,土壤温度恢复效果随径向距离及恢复时间增加而增加,土壤导热系数越大恢复的程度越接近土壤初始温度值.     

伊春地区土壤源热泵系统运行测试分析

从2014年冬季到2015年夏季对黑龙江省伊春地区一土壤源热泵系统的运行情况进行了测试,通过对测试结果的分析,获得了热泵系统夏、冬季工况下用户侧和地埋管侧的供、回水以及机组与系统的性能系数的温度变化规律。测试结果表明,由于建筑夏季冷负荷远小于冬季热负荷,因此热泵系统冬季性能优于夏季。     

桩基螺旋地埋管换热器热作用半径的数值研究

针对桩基螺旋地埋管换热器土壤传热范围的问题,建立了螺旋型地埋换热器三维非稳态传热模型。螺旋型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用ansys模拟软件,在设定的夏季不同工况条件下,分析了螺旋型管的进口温度、土壤热物性、桩基混凝土热物性和系统运行时间对螺旋型管热作用半径的影响,用来指导地源热泵工程的设计。     

渗流作用下地源热泵系统跨季节土壤蓄热特性

建立了热渗耦合作用下的土壤传热数学模型.针对单U形地埋管地源热泵系统,分析了在不同地下水渗流速度和土壤热物性条件下,地下水渗流对土壤温度场的影响;针对管群地埋管地源热泵系统,进行了全年跨季节土壤蓄热、取热运行工况模拟,得到一个周期内不同工况结束时的土壤温度场分布.     

地下水渗流对地埋管换热器传热效率的影响

基于垂直单U型地埋管换热器的实际形状,建立了三维非稳态地下水渗流传热模型,分析了夏季工况下地下水渗流速度、渗流温度、地埋管进水温度以及管内流速对地埋管换热效率的影响。引入换热效率系数来量化地下水渗流对地埋管换热能力的影响程度。结果表明:考虑地下水的渗流可以有效的强化换热效率,对地埋管的传热影响显著;增大地下水渗流速度和减小渗流温度可加强地埋管的换热能力;选取合适的地埋管进水流速可降低系统能耗,增加换热量;根据不同的空调房间负荷,合理设计地埋管进水温度能保证热泵主机的高效运行。     

地下水渗流对竖直U型地埋管周围土壤温度场的影响

为了探究地下水渗流对竖直U型地埋管周围土壤温度场的影响,基于多孔介质传热传质和热渗耦合作用,建立了二维地下渗流条件下的传热模型。分析了有无渗流作用,地埋管周围土壤温度场的变化规律,在此基础上探究了地下水渗流速度、土壤热物性参数、热泵运行模式等因素对土壤温度场的影响,研究表明:地下水渗流的作用导致地埋管周围土壤温度场沿渗流方向产生了拉伸,且拉伸幅度随渗流速度的增加而增加;渗流速度越大土壤温度场稳定所需的时间越短且稳定后温度越低;在其他条件不变时,土壤导热系数越大土壤温度场拉伸的幅度愈大;热泵间歇运行模式下在渗流影响区内土壤温度呈现等幅波动,沿渗流方向随振幅径向距离增加而降低,对于渗流影响区以外土壤温度基本不受影响。     

地热换热器传热模型中的瞬态点热源格林函数的解析

本文讨论了用于地热换热器传热分析的经典线热源模型的具体数学建模过程,给出了瞬态点热源格林函数的物理意义;进一步指出了地下初始温度场的梯度带来的附加温度场效应,最后通过仿真模拟地埋管制冷工况温度场得出忽略这一附加温度场对于地源热泵地埋管设计和土壤热物性测试而言不会有太大影响。     

基于桩土相互作用的嵌岩能源桩传热计算

针对螺旋地埋管嵌岩能源桩传热,提出一种新的计算模型,可考虑基岩温度、大气-地面对流换热、桩顶处绝热处理、流体速度和流体热量损耗对其传热影响。首先求解土体温度自由场;接着考虑桩体运行时系统传热相互作用的影响,得到桩体温度场;然后将土体温度场问题转化为一系列未知系数求解;最后通过边界条件得到土体附加温度场。分析表明:在桩顶和桩底两倍桩径范围内,土的附加温度变化幅度最大;桩土传热系数对能源桩传热性能影响最大,减小桩土传热系数可显著提高能源桩传热性能;流体导热系数及流速对桩的传热效果影响不可忽略;土的导热系数及大气-地面对流传热系数对其传热性能影响很小。     

严寒地区地埋管换热器周围土壤冻结区域分布特征实验研究

建立了模拟严寒地区土壤热失衡状态下地源热泵冬季运行情况的实验装置,实验研究了地埋管周围土壤冻结区域的分布特征,给出了冻结相变锋面的平均移动速度。结果表明,土壤冻结区域呈不对称性分布,流体进口温度为-15℃时,埋深为350、700、1 050mm,热响应区在40~60mm段,冻结锋面的平均移动速率分别为5、5、6.67mm/h,热响应区在60~80mm段,冻结锋面的平均移动速率分别为1.54、1.82、1.82mm/h;土壤冻结在一定程度上有利于地埋管与周围土壤之间的换热,在严寒地区地源热泵的设计中应考虑土壤冻结现象。     

Evaluation of hydronic loop energy and modeling of heated water loop containing multiple variable air volume units with hydronic reheat coils

Experimental data recorded for a heating, ventilating, and air conditioning system showed that the daily heated water loop energy calculated by summing the hourly-averaged loop heat transfer for the heated water loop is almost 35% higher than the sum of the daily energy consumed by variable air volume hydronic reheat coils in each zone. The main reason for this difference was attributed to the time delay of the loop return water temperature caused by the water traveling along the loop. This study examines methods to evaluate the heated water loop energy when there are time varying conditions. Data for a heated water loop are used to demonstrate the effects of the time delay on the evaluation of the loop energy. A pipe heat transfer model characterizing the transient response of a fluid flowing through a single pipe is developed to examine the effects of time varying conditions on the pipe thermal response. Based on the pipe heat transfer model, a loop model is constructed to simulate the actual loop with multiple hydronic reheat coils. The comparisons of the simulation results with the data indicate that the loop model is capable of predicting the loop return water temperatures and loop heat transfer based on data.     

土壤温度场对竖直U形地埋管换热性能的影响

对广州地区地下50 m以内土壤温度分布进行了模拟,研究了土壤温度的分布特性和变化规律,模拟了冬季工况下埋管区域土壤温度场的分布情况,分析了动态负荷分布对地埋管换热性能的影响.     

浅层地埋管热交换器换热能力分析

采用自主研发的浅层地下岩土热物性测试平台,通过模拟冬夏季取放热实际运行工况,对不同工况下地源热泵地埋管热交换器的换热能力进行了实际测试,分析了地埋管换热器与周围地下岩土之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量。同时,根据测试数据推算出了该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,为该地区地源热泵系统的模拟分析以及设计施工提供了依据。     

地埋管群全年蓄热取热同步模式下岩土传热特性

结合内蒙古包头地区的地域特性,基于有限体积法,在实验验证的基础上,数值仿真研究了全年地埋管管群蓄热取热同步模式下的岩土传热特性,分析了蓄热取热同步过程中的蓄热地埋管流体温度、取热地埋管流体温度、岩土结构以及地埋管管群排列方式等因素对岩土温度场的影响规律。研究结果发现:地埋管群全年蓄热取热同步模式可使岩土温度得到快速恢复,进而可缓解岩土热失衡问题;取热流体温度不变的情况下,取热地埋管周围岩土温度随蓄热地埋管流体进口温度的增加而增加;岩土热扩散系数越大,取热地埋管与蓄热地埋管周围岩土温度分布越均匀越不易出现岩土热堆积现象;取热地埋管与蓄热地埋管叉排列时岩土温度分布较顺排列时均匀。     

盐城工学院图书馆节能技术集成应用研究

结合某新建图书馆工程实际,因地制宜,利用土壤源与闭式地表水复合式地源热泵技术,以地埋管换热器为主,提供建筑冬季所需热能,夏季利用地埋管换热系统、地表水(湖水)换热系统一起排出空调系统的热量,地表水(湖水)换热系统同时起到平衡地下排热与取热、保持地温稳定的作用,有效提高系统的安全性、减少系统造价。结合围护结构、遮阳技术、节能灯具设备等节能集成技术应用,使综合节能率达65%以上。     

太阳能-地源热泵联合供暖系统数值模拟研究

在北方寒冷地区的冬季,利用地源热泵机组(Ground Source Heat Pump Unit,GSHPU)为建筑物进行供暖是一种新型节能减排模式。由于在采暖期间从土壤中吸收了较多的热量,超过了土壤本身的热修复能力,会造成GSHPU的地埋管所在区域的土壤热稳定性能发生变化,使得其COP值下降,运行功耗增加。针对此问题,提出了太阳能-地源热泵联合供暖系统。该系统在冬季以太阳能热水系统(Solar Water Heating System,SWHS)的运行作为主要供热模式,GSHPU的间歇运行作为辅助供热模式,从而充分利用太阳能并解决阴天等气象因素所带来的集热量不足、供水温度低等的问题。在非供暖季期间,GSHPU停运,而SWHS通过热水循环,对GSHPU地埋管所在的土壤区域进行热量回补,使得土壤温度场稳定,从而确保GSHPU在冬季间歇运行时的高效性。以兰州地区某办公楼的太阳能-地源热泵联合供暖系统作为案例,基于TRNSYS软件,进行数值模拟和分析,验证了该系统的可行性,且节能效果明显。     

单U形地埋管换热特性及热作用半径数值分析

针对影响U形地埋管换热能力及热作用半径的典型因素,采用模拟分析,得到了不同入口水温、管内流量、回填料导热系数、岩土体导热系数、体积热容条件下,埋管单位井深换热量和平均热作用半径随之变化的规律。结果表明:地埋管的换热量与入口温度、岩土体导热系数及单位体积热容呈线性变化,与入口流量和回填料导热系数呈指数形式变化,通过拟合分析出单位井深地埋管日平均换热量与五个因素的回归方程;在热物性参数中热扩散系数对地埋管的平均热作用半径影响最显著。     

太阳能土壤储热材料研究现状分析

本文通过分析太阳能供热储存的方式和研究现状,得出用土壤储热材料把太阳能量存储起来,是当前较为适用的太阳能储热方式,可以更高效地利用太阳能,前景广阔。分析土壤储热体的特性,通过增大密度、减小孔隙率和提高含水率来提高土壤导热系数,改善换热能力,同时要考虑不同地区和不同土体的热物理性质的差异。针对地埋管换热系统的研究现状分析,结合竖直埋管和水平埋管的优缺点,指出水平埋管形式的研究投入不足,今后需要更多的研究。