基于地源热泵的岩土热物性测试仪的研制与应用

地下岩土的热物性参数是地源热泵地热换热器的设计中所需要的很重要的参数。热物性参数的大小对钻孔的数量及钻孔的深度具有显著的影响,进而影响地源热泵系统的初投资。为了能够现场测量地下岩土的热物性参数,研制了便携式测试仪器,用该测试仪现场采集到的数据,再利用参数估计的方法确定地下岩土的热物性参数。概述了岩土热物性测试仪的检测原理、结构构成及检测结果,并指出了该检测仪的应用推广前景。     

两种土壤热物性测试方法试验研究及影响因素分析

地源热泵空调系统目前在国内已得到广泛使用,而地埋管周围岩土体的热物性的获取对于其系统设计及研究至关重要。本文通过对近水源和较远水源的测试井进行实地测试,对比了应用热响应原理的岩土体热物性的测定方法与直接测试法所得出的土壤导热系数和热扩散率,结果表明热响应原理测试计算所得的热物性具有较高的准确性。     

地埋管地源热泵系统冬季运行试验研究

介绍了地源热泵试验装置及测试装置的建设过程与冬季运行试验.分析了冬季地源热泵试验的有关数据.得到热泵运行前后土壤不同深度温度,地下5m以下土壤初始温度基本稳定在15.5～17.5℃,启动2h后地下50m土壤温度由运行前的17.2℃下降为12℃左右.地下土壤温度的恢复比开机运行时温度降低速度要慢.进出地下埋管的水温分别为6～8℃和9～11℃,温差一般为2～5.5℃.热泵供水温度为43～48℃,回水温度一般在39～43℃之间.温差一般为2～4℃.单位管长换热量在25～45W/m之间.机组平均COP为4.0,系统平均COP为2.3.     

绿色时代 财富共赢——WFI地源中央空调召开2010年度经销商培训会

为了全面提高经销商对地源热泵系统的认识与运用程度,2010年6月18—19日,WFI精心组织了为期2天的＂WFI地源中央空调2010年度经销商培训会＂。通过全面、系统的品牌、产品讲解,地源热泵原理,岩土热物性测试及地源热泵关键等课程的学习,经销商们纷纷表示受益匪浅。     

基于随机近似热探针方法的土壤热物性高精度测量系统

土壤的热物性参数是地源热泵系统设计和埋地电缆优化设计等研究过程中最基本的参数。本文基于随机近似热探针方法,在充分考虑探针自身参数和接触热阻影响的基础上,建立了土壤的多物性快速测量系统,并对不同含水量的土壤热物性进行了现场测量。研究结果显示,该方法不仅从原理上消除了传统热探针测量热物性的系统误差,实现了热导率、比热容等多参数的同时高精度测量;而且可以大大缩短测量时间,减少传统热探针方法由于测量时间过长所导致的水分迁移所带来的测量误差,从而实现对土壤多热物性参数的高精度快速现场测量。     

地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

试验研究了两种不同回填材料地埋管换热器的热响应性能、地源热泵运行对地源温度场的作用.热响应测试发现回填材料黄沙+膨润土的传热能力优于水泥浆+膨润土,散热能力前者高于后者11%.对某地源热泵的运行测试发现,在地下10m地埋管井壁处土壤最高温度出现在9月初、最低温度出现在3月初,随离井距离的增加,井外测点温度出现最值的时间延后2～3个月.数据显示,一年后井外测点地下温度场有1.9～2.2K不等的温升,升高程度随离井距离的增加而增加.本文对优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值.     

地埋管热响应测试及数据分析方法

对上海某商务楼垂直地埋管换热器进行热响应测试,该商务楼占地面积大,在相隔300m两个地块分别钻三口测试井.本测试的特点是:地埋管换热器有效换热深度大,测试内容包括单U型及双U型地埋管,根据测试要求设定不同的循环流速.采用一维线热源模型对测试数据进行科学严谨的分析,本文将给出计算土壤导热系数、垂直地埋管换热器传热热阻及确定单位井深换热量方法.试验数据具有很强的对比性并能验证测试准确度.测试结果表明,该测试点的土壤导热系数为1.84～1.94 W/(m·K);相同埋管形式与管径地埋管换热器,传热热阻相同.本测试中双U型φ32埋管热阻大于双U型φ25热阻,单U型φ32型埋管热阻最大.应用线热源模整理出计算给定进水温度下的单位井深换热量公式,并计算出不同埋管形式及循环水流量下的单位井深换热量.     

土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究

对土壤源热泵系统埋地换热器的影响因素进行研究,分析三种获得土壤热物性参数的方法,得到利用现场测试法较精确.搭建实验台对埋地换热器传热量进行测试,发现室内负荷和埋管循环水流量对埋地管与土壤的换热量影响较大,利用圆柱源传热模型进行模拟验证,模拟结果与实验结果吻合较好.     

天津地区双U型地源热泵地埋管换热器性能模拟研究

针对地下水位变化对地源热泵垂直地埋管换热器性能的影响,以天津某工程为例,根据土水特征曲线确定了土壤垂直方向含水量分布和热物性变化,并基于FLUENT软件建立了双U型地埋管换热器的三维非稳态传热模型,对不同工况下的换热器性能进行了数值模拟,将模拟结果与试验结果进行了对比分析。进一步,模拟研究了不同地下水位对换热器性能的影响,其结果对于地下水位变化显著地区地源热泵工程设计、管理具有较好的指导意义。     

非道路四气门高压共轨柴油机缸盖机械负荷与热负荷分析

以非道路四气门增压中冷柴油机为研究对象,通过台架试验测试了不同工况下缸盖火力面温度场及冷却水套进出水口流量、温度等参数,建立了准确的整机有限元模型与冷却水套流动CFD模型,对冷却水套流场及缸盖热负荷进行仿真分析,优化了水套结构。仿真分析结果表明,缸盖的高温区域主要集中在各缸火力面区域,两排气门之间的鼻梁区热负荷较高,最高温度为337.5℃;由于流动不均匀,缸盖水套壁面的换热系数分布不均匀,差值为62 172 W/(m~2·K);缸盖预紧工况、热载荷工况、爆发工况下最大等效应力分别为242.72,301.25,300.43 MPa,最大应变分别为0.047,0.439,0.458mm,对缸盖强度与刚度影响最大的是所承受的热载荷;对缸盖水套结构进行优化,优化后换热系数均值由8 906 W/(m~2·K)升高到9 065 W/(m~2·K),且分布更加均匀,鼻梁区最高温度降低了9.12℃,各测点温度平均下降6～10℃;缸盖最大应力下降22.71 MPa,最大变形下降0.011 mm,优化效果显著。     

U型管埋地换热器周围土壤传热性能实验研究

利用热响应原理,通过实验分析了两个工程案例的埋地换热器周围土壤的导热系数,并具体分析了热响应实验的测试周期与土壤的温度恢复周期;介绍了初始运行时间、钻井回填土类型、U型管内循环水的流速对土壤的导热系数的影响;进一步阐述串联形式与并联形式、双U型管与单U型管埋地换热器的传热性能.     

基于不平衡系数对地埋管热短路的评价与分析

在热响应试验的基础上,通过FLUENT建立单U型竖直地埋管系统的三维非稳态数值模型。引入热短路不平衡系数作为评价热短路现象强弱的指标,分析了回填土导热系数、管内流速、系统井深和运行方式对地埋管热短路现象的影响。模拟结果表明,回填材料导热系数和系统井深与热短路不平衡系数成正比;流速与热短路不平衡系数成反比,而且对热短路现象强弱影响最大;采用间歇运行可以提升系统换热效率,但不能缓解热短路现象。     

地源热泵地下换热系统热响应测试及分析

土壤源热泵的应用具有地域特性,不仅不同地区应用情况不同,就是同一地区因地质条件的差异而有所不同,所以土壤特性的测试工作十分重要.本文根据上海某展示中心项目地下换热系统测试,对地埋管换热器系统的热响应进行了测试和分析.     

地源热泵系统地下换热器的施工技术

地下换热器是地源热泵系统中的关键技术之一。本文在工程施工的基础上，对该系统的施工技术进行了进一步的研究，其中包括工程钻孔问题、注浆过程等方面，其研究结果可以应用在该系统的设计、施工中，对实际工程有较强的指导意义。     

复合地源热泵系统土壤换热器预测模型研究

在复合式地源热泵系统中控制策略存在着极大的优化空间,本文提出以土壤换热器与冷却塔两者出口水温作为控制依据的运行策略,为实现此控制方法,需要建立准确的预测模型.本文运用人工神经网络(ANN)实现土壤换热器侧出口水温的预测,研究复合式地源热泵系统不同运行模式下预测的可行性与准确性,并与动态数值模拟结果比较.结果表明利用人工神经网络可以准确预测土壤换热器的出口水温,且模型具有较好的泛华能力,最大误差不超过0.25℃.     

单井循环地下换热系统健康运行的研究

单井循环地下换热系统的热源井现阶段共有三种:循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井.数值计算表明,渗透系数是传统回灌井和抽灌同井回灌难易程度的决定因素,填砾抽灌同井显著降低了灌压,循环单井没有回灌困难的问题.单井循环地下换热系统运行时会产生热贯通问题,尤其是填砾抽灌同井和循环单井.抽灌同井运行时的季节性储能很大程度地减轻了对含水层作为热源(汇)的依赖,而让其作为一种蓄热的载体.回灌问题、热贯通问题和季节性储能问题是单井循环地下换热系统能否长期健康稳定运行的关键影响因素.     

混合式土壤源热泵系统的研究现状及展望

由于土壤源热泵系统单独长期运行存在土壤热失衡的问题,为此本文详细分析了土壤源热泵系统产生土壤热失衡的原因。并以此阐述了针对土壤热失衡问题而广泛采用的混合式土壤源热泵系统,并就其研究与发展现状进行了综述。介绍了混合式土壤源热泵系统的工作原理、运行模式、功能及系统优势。指出了目前该系统研究与应用中亟待解决的关键技术问题。最后对混合式土壤源热泵系统进行了建议和展望。     

地面空调送风工况下改舱客机热舒适性数值模拟

改舱客机通过减小座椅排距增加客舱座位数,为航空公司带来经济效益,但座椅排距的改变使原有的地面空调送风方式已不适用于改舱客机,容易导致客舱内的热舒适性不佳。针对此问题建立了改舱后的波音737客舱仿真模型,并通过实验舱验证了仿真模型的准确性。基于合理的改舱模型,模拟分析了客舱内的温度场、风速场,考虑到改舱导致的客舱内部流场分布不均匀的问题,提出以预测平均投票(Predicted Mean Vote,PMV)和吹风感指数(Draft Rate,DR)作为热舒适性评价指标,构建评价函数综合评价改舱后的热舒适性,求解得出满足热舒适性要求的改舱客机最佳送风速度。该方法为改舱客机的热舒适性控制提供参考。     

土壤源热泵系统模拟和经济性评估研究

在线源理论的基础上建立了土壤源热泵系统的模拟模型,该模型可以用于土壤源热泵系统的全年运行模拟,预测土壤源热泵系统的能耗情况;对于土壤源热泵系统的经济性评估,提出了地下换热器换热成本的概念,并导出了地下换热器换热成本的通用计算方法。本文中的模型可以对土壤源热泵系统的设计方案进行经济性评估,以便设计人员选取经济性较好的方案。