济南某办公建筑地源热泵系统地下换热器的设计

运用叠加原理,以钻孔内准三维模型和钻孔外有限长线热源模型为基础,结合济南地区某地源热泵工程,通过地下岩土热物性测试并分析获得济南地区岩土热物性参数,通过DeST能耗模拟软件生成建筑逐时负荷,通过地热之星软件对该工程的地埋管换热器进行换热特性分析,研究地源热泵系统地下换热器的设计,为地源热泵技术发展提供依据.     

不同类型地埋管钻孔换热能力对比分析

为完成浅层地热能调查项目,进一步推广其开发利用,天津市建立了土壤源地源热泵试验基地,开凿了80m、120m垂直钻孔以及120m的斜钻孔,回填不同类型的材料,并使用地层热物性测试仪进行现场热响应试验。本文通过对比分析各地埋管钻孔的换热能力,得出深度120m、垂直、双U型以原浆加中粗砂作为回填材料的地埋管钻孔换热效率最高,并对地埋管斜钻孔的合理利用提出建议,为以后的土壤源热泵工程设计提供经验。     

基于MCGS的岩土热物性测试系统

根据传热学基本原理及地下埋管换热器模型,研制了一套基于MCGS的岩土热物性测试设备,对既有的地源热泵实验室地埋管换热器进行现场实测,得到了实验室所在地的岩土热物性参数。     

垂直地埋管换热器热响应测试与分析

介绍了垂直埋管地下换热器的传热模型,并对常熟市某国际会议中心项目垂直地埋管换热系统利用恒温法进行了热响应测试和分析。通过整理和分析试验数据,获得了单孔的换热能力和地层的导热系数等参数,为地源热泵设计和施工提供了基础资料。     

基于线热源理论的岩土体现场热响应试验研究

为了准确获得地下岩土体热物性参数,基于线热原模型理论,详细分析了岩土体热物性现场热响应测试的理论模型及数据处理方法。以丹阳市滨江新城DYG084号100m深单U型垂直埋管试验孔恒热流散热试验为例,采集现场测试数据得到埋管供回水温度响应曲线,采用了基于线热源模型的数据拟合法对试验数据进行分析处理。数据分析表明,土壤的初始地层温度为19.23℃,夏季工况下,岩土体综合导热系数、容积比热容和钻孔内热阻分别为2.29W/(m·K)、2.33×106J/(m3·K)和0.143(m·℃)/W;试验表明,本文所建立的地下岩土体热物性测试数据分析模型是可行的,可应用于实际地源热泵工程地下岩土体热物性测试数据的处理分析。     

地源热泵系统地下换热器设计讨论

讨论了地源热泵地下埋管换热器设计中的岩土的热物性参数确定、垂直竖井的回填料、岩土冻结对埋管换热器传热的影响、埋管形式、埋管深度、地下埋管系统环路方式、埋管材料、埋管间距、埋管内工作流体以及地下岩土热平衡等问题。     

土壤源热泵地下岩土热物性测试研究

采用自行设计开发的地源热泵地下岩土热物性测试平台,试验模拟了地源热泵地埋管换热器冬夏季取放热实际运行工况,以某具体地源热泵工程项目为例,推算出该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况,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,为该地区地源热泵系统的设计施工提供了依据。     

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。     

考虑特殊地层的分层热响应测试及模拟分析

目前地源热泵系统开发利用过程中的钻孔深度设计多依靠经验而缺乏定量的科学分析,且大都没有考虑某些影响换热的关键地层。鉴于此,该文以徐州覆盖型岩溶区为例,采用分层热响应测试的方法找出影响该地区钻孔换热的关键地层,并根据分层热物性参数开展数值模拟工作,研究不同钻孔深度对地埋管换热性能的影响。结果发现,并不是钻孔越深地埋管系统换热性能越好,有必要对存在关键地层的地区进行钻孔深度的优化设计,以降低成本。     

徐州地区U型地埋管换热器热响应测试

利用热响应测试原理,对徐州市某地源热泵工程的两个实验井进行了测试,获得了该区域土壤热物性及其取放热特性参数,并采用线热源理论对测试数据进行分析和计算,确认该区域土壤的导热系数较高,地层热传导条件优,保证了地下埋管的换热能力,适宜采用地源热泵,为类似工程提供应用借鉴。     

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算

讨论了地源热泵地热换热器竖直U型埋管钻孔内的二维稳态传热模型。基于钻孔内的温度场的二维解析解，得出钻孔热阻表达式。分析了影响钻孔热阻的几个相关因素，通过与一维简化模型得到的钻孔热阻相比较，认为采用二维模型可以为工程设计提供更准确可靠的热阻数据。     

基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。     

忽略回填料与岩土热物性差异对桩基埋管换热计算的影响

桩基埋管换热器具有桩径大、埋深浅的特点,适用于桩基埋管特点的系列导热解析解模型被不断提出,但是该类模型均忽略了回填料与岩土热物性的差异。对于桩径较大的桩基埋管而言,较大的热物性差异将引起较大的计算误差。建立了区别回填料与岩土热物性差异的导热数值解模型,对比分析忽略热物性差异对桩基埋管换热计算的影响,研究表明:导热系数差异对桩基埋管长时间运行的换热热阻计算影响甚小;容积比热差异将引起桩基埋管较大的设计容量误差;桩径越大,热物性差异引起的计算误差越显著。     

基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场的模拟研究

采用ANSYS有限元APDL语言进行编程,根据线热源模型,对竖直双U型管地下换热器周围温度场进行模拟,通过模拟分析得到了土壤热物性、管外温度、土壤类型以及回填料等因素对土壤温度场的影响.同时,也说明土壤本身具有很强的恢复能力,对实际工程地埋管换热器的设计有参考价值.     

垂直U型管式埋地换热器热阻分析

本文介绍了土壤源热泵垂直埋管式换热器的三种不同简易计算模型,引入不同的导热形状因子,并利用G函数来确定管井井壁的温度。通过地源热泵的设计软件分析了回填材料与管材的热物性、管井与U型管以及它们之间的几何特征对管井热阻的影响。     

地埋管长度计算中关键参数的计算方法研究

地埋管换热器是地源热泵系统的核心组件,文中对基于线热源理论的地埋管换热器长度计算中的关键参数计算进行了讨论。将典型气象年数据应用在确定最热月、最冷月和地表面年平均温度上。引入平衡温度的概念,计算建筑物逐时负荷。进而提出由建筑物逐时负荷和水源热泵机组性能拟合曲线,计算地源热泵系统制冷运行系数和制热运行系数的方法。给出热泵机组最高进液温度、最低进液温度、钻孔热阻和土壤热阻等地埋管长度计算关键参数的选取、计算方法。最后提出垂直U形地埋管换热器长度计算步骤。     

某地源热泵空调系统工程设计

根据工程所在地的客观条件,从热物性测试、埋管形式、埋管数量、系统配置等方面介绍了地埋管换热器和空调系统的设计以及地埋管换热器的施工,并就地埋管换热器设计和施工的关键技术问题进行了分析和探讨。     

回填材料对土壤热泵U型埋管换热器性能的影响

本文以能量守恒和质量守恒为基础建立了土壤耦合热泵U型埋管换热器三维非稳态模型,重点研究了回填材料导热率对U型埋管换热器换热性能的影响。结果表明:强化换热型回填材料可以大幅度提高钻井换热器的换热能力,钻井的换热能力随着回填材料导热率的增加而不断提高,但回填材料导热率并非越高越好,而是应该稍高于钻井周围岩土层的导热率。     

地源热泵地埋管换热量与岩土热物性的测试

介绍两种地源热泵用岩土热物性测试仪(电加热式热物性测试仪、风冷热泵式热物性测试仪)的原理,分析了测试仪在实际工程中的应用及测试结果,指出流量、地埋管进水温度等因素对单位孔深换热量有明显影响.