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。     

出水管绝热对地埋管换热性能影响的实验研究

地埋管换热器出水管热损失的原因为:进出水管之间换热,出水管与钻孔周围上部土壤换热。提出对出水管设置绝热层降低热损失,对绝热长度的确定方法及相关实际工程应用进行介绍。采取定加热流量的方法(模拟夏季工况),对出水管采取绝热措施的效果进行实验研究。出水管绝热对降低出水温度、提高单位孔深换热量均有帮助。     

不同形式地埋管换热器换热性能数值计算分析

采用ANSYS软件对水平、竖直、桩基螺旋地埋管换热器进行建模。在定加热负荷、定入口水温两种设计工况下,对3种地埋管换热器的出口水温进行了数值计算,以评价地埋管换热器的换热性能。在设定条件下,竖直地埋管换热器的换热性能最优。     

地源热泵地埋管换热器传热研究(4):系统耦合运行特性

采取数值计算与解析计算相结合的方法,在构建地埋管换热器与地上机组耦合模型的基础上,研究了夏季变热流边界条件下单U形地埋管换热器与地上机组耦合运行的非稳态特性。分析了连续运行工况和间歇运行工况下地源热泵机组COP、单位管长换热量、埋管进出口流体温度及钻孔壁面平均温度随运行时间的变化规律。     

镀锌钢管套管式地埋管换热器换热影响因素研究

以武汉地区为例,使用TRNSYS软件中PID控制器使镀锌钢管套管式地埋管换热器系统在运行过程中进出水平均温度维持在冬季7.5℃、夏季32.5℃的设定温度,模拟研究钻孔深度、钻孔间距及内管流体流速对套管式埋管换热器换热量的影响。得到钻孔深度从80 m变化至120 m时,换热器的冬季延米平均换热量变化较小;夏季延米平均换热量呈上升趋势,最高可上升6.6%。当钻孔间距从3 m增加至6 m,冬、夏季平均延米换热量分别升高2.5%和1.6%。管内流速从0.03 m/s变化至0.7 m/s时,换热量逐渐上升并趋于平缓。将镀锌钢管套管式换热器与两种常规埋管换热器(单U-PE管和双U-PE管)对比,得到镀锌钢管套管式换热器换热效果最好,其冬季延米平均换热量分别高出常规换热器32.6%和28.5%;夏季延米平均换热量高出常规换热器29.6%和25.7%。     

竖直U形地埋管换热器换热性能测试与分析

根据工程实际情况,对竖直U形地埋管换热器的换热性能进行了现场测试和分析,得出了单位井深地埋管的夏季散热量、冬季取热量及最佳地埋管钻孔深度。     

桩基螺旋地埋管换热器模型与换热性能研究

以线热源理论为基础,结合格林函数法中的持续热源法,建立了桩基螺旋地埋管换热器准三维模型,采用Matlab程序对模型进行编程计算。在设定条件下,分析了土壤热导率、土壤初始温度、螺旋地埋管螺距、桩基半径、管内流体流速对桩基螺旋地埋管换热器换热性能的影响。     

地埋管换热器运行工况下换热量变化特性的研究

通过对土壤热阻的理论计算和地埋管换热器的数值模拟计算,获得了地埋管换热器的温差-换热量的变化关系。理论分析与现场实测结果均表明地埋管换热器的换热量随时间的变化分为快速变化段、平缓变化段、线性变化段三个阶段,拟合出了平缓变化段和线性变化段的单位延米换热量随介质与土壤传热温差的变化公式。     

夏热冬暖地区三种地埋管换热器冬季换热能力的实验研究

搭建了实验台,研究了单U形管、双U形管和套管换热器分别在热泵连续运行与间歇运行方式下换热量随时间的变化趋势.结果显示,双U形管换热器的单位井深换热量最大,单U形管换热器次之,套管换热器最小;间歇运行方式比连续运行方式下的换热量大.     

埋深条件下含承台能量桩基础换热效率及热力响应现场试验

依托埋深条件下低承台2×2群桩基础,在钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎换热管形成能量桩,布置振弦式应变计/温度计以测试桩身温度及热致应变。开展恒定水温(35 ℃)输入情况下,单根能量桩运行对邻近桩基、承台的热力响应特性试验; 实测进/出口水温随时间变化、桩身热致应变等变化规律,分析埋深条件对单根能量桩的换热效率及其对承台和邻近桩体热力响应特性的影响规律,并与无埋深条件下的换热效率、热力响应特性展开对比分析。结果表明:试验条件下,3 m埋深条件下的换热效率为2.65 kW,较无埋深条件下提升了约68%,体现出上覆回填土存在一定的持热能力; 有/无埋深条件下,桩身热致应力最大值分别出现在桩身中部及桩顶,分别为1.66 MPa和2.14 MPa; 随加热过程的进行,桩端阻力呈现先增大后逐渐下降至稳定值的变化趋势,在加热24 h后达到最大值约20 kPa,与进/出口温度差变化趋势一致; 有/无埋深条件下承台在加热工况均出现了细微的差异变形,在设计承台能量桩结构时应给予一定的考虑; 有/无埋深条件下承台最大热致应力值分别为0.65 MPa和2.34 MPa,对应的最大温度升幅分别为3.6 ℃和11.0 ℃。     

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。     

能量桩换热管新型埋管方式技术比较分析

简要介绍了目前常规灌注桩和预制桩中换热管埋设方式,并指出常规埋管方式中存在的一些技术缺陷;分别针对灌注桩、预制桩和大直径管桩,提出3种换热管埋设方式的新技术及其施工方法;分析新型埋管方式与常规埋管方式之间的优缺点,为类似工程提供借鉴和参考选择依据.     

地表水源热泵水下换热器开发及测试

根据江河水流和水质特点,设计开发出了一种水下高效换热盘管装置。对换热盘管材料的选择、换热盘管布置形式和如何设计清除浮屑都进行了详细的说明。为测试换热盘管在不同江水流速、不同盘管内水流速度、不同换热工况和不同管径条件下的换热性能对比,设计出了合理的测试方案。     

设计参数对螺旋埋管换热能力的影响

基于提出的螺旋埋管换热器三维数值传热模型,模拟研究了螺旋埋管的桩径、桩深及螺距3个设计参数对其换热能力的影响。在模拟结果的基础上,拟合得出了不同螺距条件下螺旋埋管换热器单位管长换热量关于桩径和桩深的函数关联式,以期为工程设计提供理论指导。     

能源群桩与单桩热-力学响应特性对比分析

针对热-力耦合作用下能源群桩和单桩连续72 h放热工况以及间歇运行工况的传热和力学响应过程进行了三维动态数值模拟,对比分析了二者连续运行工况下的桩身温度、桩身应力、附加温度荷载、桩身截面位移、桩侧阻力以及间歇运行工况下的出口水温、桩心温度和桩顶位移。结果表明：虽埋管出口水温相近,但群桩与单桩的桩身温度差异较大,进而会引起桩身截面位移以及桩身应力等一系列能源桩力学响应不同;对能源桩施加结构荷载和温度荷载后,单桩的桩身应力大于群桩中各桩的桩身应力,并在桩身中下部达到峰值,附加温度应力在桩身主体段几乎相等;桩基出现整体沉降,但随着加热的进行出现了桩顶向上移动、桩底向下伸长的趋势;侧摩阻力沿桩深方向不断增大,在桩底处达到最大值;间歇运行工况下,能源桩出口水温、桩心温度以及桩顶位移出现明显的波动,呈现出累加效应。     

土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算

土壤源热泵具有清洁、节能、高效的特点,能够有效缓解如今的环境危机和能源危机,而桩基埋管技术能节约土地和施工费用,近年来得到广泛应用。总结了桩基埋管换热器传热模型的研究进展;利用有限长和无限长线圈热源模型分析了桩基螺旋埋管换热器的传热性能,对比两种模型计算结果的差异;利用有限长线圈热源模型,对某工程的土壤源热泵桩基埋管换热器进行了设计计算。     

地埋管换热器换热性能影响因素的研究

分析了地埋管换热器的传热模型及适用条件,讨论了影响地埋管换热器换热性能的因素,包括土壤热物性、回填材料、地下水流动、土壤冻结、埋管之间的热干扰以及管内循环流速,总结了目前国内外研究的不足,并指出了下一步的研究方向.     

闭式地表水换热器冬季换热效果分析

运用实验比较了盘管和沉箱两种形式的换热器的换热效果。同时,获得了单位管长换热量等工程设计参数,讨论了地表水换热器对水体热环境的影响及水文状况对地表水换热器传热效果的影响。最后,指出闭式地表水换热器的换热效果与多种因素有关,在应用闭式地表水换热器时,必须结合当地实际情况,采用多种措施,保证其最终达到最优的传热效果。     

地热换热器的传热分析

地热换热器是地源热泵系统的重要组成部分。本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究：提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型，考虑流体工质在深度方向上的温度分布，给出钻孔内热阻的解析表达式；求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解，并指出了Eckert的教科书中相关稳态解的错误；为确定地下水渗流对竖直埋管地热换热器的影响，导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型，并已应用于工程设计和模拟。