竖直埋管地热换热器钻孔内的热阻

提出了确定地源热泵系统竖直埋管地热换热器钻孔内热阻的准三维模型。在考虑钻孔深度方向管内流体温度分布和U型管两支管相互热影响的条件下,导出了更为精确的计算钻孔内热阻的解析式,可供工程设计计算使用。分析了新模型与原有二维模型计算钻孔内热阻的偏差及其影响因素。并结合具体的实例进行了对比计算。     

地热源热泵地下埋管换热器传热模型的综述

介绍了地源热泵地下换热器模型发展的过程和现状, 并给出了几种典型的模型形式。     

垂直埋管地热换热器的传热模型与计算

讨论垂直埋管地源热泵地热换热器的传热模型,给出了一维圆柱面模型的解析解。将该解析解与目前常用的线源模型解做了比较,指明了线源模型的适用条件;与常热流半无限大平 壁解的比较,得到了小傅里叶数时该解析解的近似公式。     

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。     

竖直U型埋管换热器支管间热量回流分析

计对竖直U型埋管地熱换热器管间热量回流,建立了地热换热器传熱的二维和三维数学模型.利用三维传熱模型,分析讨论了U型管管内流体温度沿着深度方向上的变化,进行了大量的不同设计方案计算比较,做出了理论上的分析.结果表明竖直单U型管地热换热器支管间的热量回流与两支管的间距、回灌材料的导热系数等因素有关.为减小U型管地热换热器两个管间的热量回流,应使两个支管间的距离尽量大,当U型管的管间距于一定时,合理选择回灌材料的导热系数对于减小U型管地热换热器两支管间的热量回流也有一定作用.提出了减少竖直U型埋管地热换热器管间热回流的措施.     

竖直埋管地热换热器的设计和参数分析

本文通过对某住宅小区地源热泵系统地热换热器的方案设计的工程实例,介绍了采用《地热之星》软件设计地热换热器的方法;讨论分析了回填材料导热系数、岩土导热系数、钻孔间距以及循环液的类型四种主要因素对地热换热器设计尺寸的影响,并指出提高回填材料导热系数、适当增大钻孔间距以及选择凝固点较低的循环液有利于减小钻孔长度,从而节省地热换热器的初投资。     

竖直U型埋管换热器换热特性研究

本文建立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,通过对U型埋管两支管内循环流体的能量平衡方程的分析与推导,求得了该传热问题的解析解,得到了计算U型管换热器中流体温度沿深度变化的解析式。进一步研究了回填材料、管内流量、管脚间距、管材导热系数等因素对地埋管换热器换热性能的影响,并引入了钻孔换热效率来评价地下换热器的换热性能。     

竖直U形地埋管换热器传热特性实验研究

竖直U形地埋管换热器进水温度一定的条件下,进出水温差不仅反映地埋管换热器的换热能力,还影响着地源热泵的运行效率,引入地埋管换热器能效系数反映此影响特性。实验研究了地埋管换热器进水温度、流量、地埋管埋深对地埋管换热器传热特性的影响。提高地埋管换热器的进水温度、降低流量、增大地埋管埋深可以有效增大能效系数。受地质条件与经济性等制约．地埋管换热器进水温度、埋深不能无限制增大,流量不能无限制减小,应根据实际情况进行优化分析：     

地埋管换热器传热模型的回顾与改进

回顾了国内外关于地埋管换热器的设计计算理论、传热模型及其计算方法,发现几乎所有的模型都未考虑地下水渗流的影响。举例说明地下水流动对地埋管换热器有较大的影响,建立了考虑热传导和地下水流动共同作用的地埋管换热器的传热模型,并且对单井地埋管进行了初步分析,结果表明地下水渗流能增强盘管的换热能力。     

水平埋管换热器地热源热泵实验研究及传热模型

介绍了于1998年所建成的埋深分别为0.9m和1.8m的双层水平埋管地热源热泵系统,内容包括实验装置、换热器几何尺寸、测试仪表及测试数据的处理方法等,并用典型日分析了该系统的制冷和制热性能。同时,又对影响地热源热泵系统性能的诸多因素中的埋管尺寸及热泵运行方案等因素作了分析。另外,本文参考VC.Mei传热模型并根据热传导方程建立了水平埋管换热器传热模型。     

土壤耦合热泵系统地下埋管换热器传热模型的研究

在总结埋管传热理论的基础上,系统地介绍了国外关于土壤耦合热泵系统地下埋管换热器传热模型的研究进展,并给出了各传热模型的形式及其理论基础。     

地下水渗流条件下地埋管换热器的传热模型

提出了有限长线热源渗流传热模型,根据获得的解析解分析了地埋管换热器周围介质的温度响应。比较了有限长线热源和无限长线热源两种渗流模型,分析了地下水渗流速度及地埋管相关参数对热扩散的影响。研究表明,地下水渗流可改善地埋管换热器的换热性能,提高换热量,从而可降低系统的初投资。     

热渗耦合作用下地下埋管换热器的传热分析

为确定地下水渗流对U型地下埋管换热器的影响,基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解。分析了地下水渗流对传热过程的影响,结果表明地下水流动对原温度场的影响明显,而且地下水流速越高影响越大。进一步分析了有渗流时不同土壤类型对地下埋管换热器的影响情况,在饱和状态下导热系数是主要的影响因素。     

A dynamic thermal network approach to the modelling of Foundation Heat Exchangers

Foundation Heat Exchangers (FHX) are a novel form of ground heat exchanger for residential applications. The recently developed dynamic thermal network approach has been applied to formulate a model of the FHX that includes the basement, pipes and adjacent ground. This response factor approach allows complex three-dimensional geometries, such as this, to be represented and simulated efficiently. The formulation of the method and its application to the FHX is described along with a numerical procedure to calculate the required weighting factor series. An improved method of calculating these data and reducing it to a compact form is presented. Some modification of the original method has also been necessary to implement the boundary conditions associated with the heat exchanger pipes and ground surface. Data from an installation at an experimental house have been used to validate the model.     

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。     

污水换热器的设计计算

污水的流动与换热性能与清水相比有很大的不同,设计污水换热器时不能简单地套用针对清水换热器的设计参数和设计方法.根据实验研究结果与工程实践经验,基于污水的流动阻力与换热特性,给出了污水换热器的设计要点和设计所必需的重要参数.     

套管式地埋管换热器换热性能实验研究

以深度为60 m的镀锌钢管套管式地埋管换热器地源热泵系统和热电阻测温系统为实验平台,对土壤温度、套管式地埋管换热器换热性能及换热器对周围土壤的热影响进行了实验研究。研究表明,南宁市地下5~60 m的土壤温度为23.2~23.7℃;Φ80和Φ65套管式地埋管换热器的合理流量分别为1 500 L/h和1 200 L/h,对应的单位井深换热量分别为107.5W/m和81.4 W/m;不同内管导热系数对套管式地埋管换热器换热性能的影响很小;内进外出流动模式换热器的换热性能优于外进内出模式;间歇运行有利于土壤温度的恢复。     

密集型桩埋换热器管群周围土壤换热特性的数值模拟

以一实际地源热泵系统为例,在全年逐时负荷计算的基础上,对大面积密集型桩埋换热器管群周围土壤的换热特性进行了数值模拟。提出了土壤换热中热屏障的概念,并分析了热屏障的形成原因及其特性,即形状不规则、动态变化和危害性。长期运行中,热屏障带的温度增长速率要高于土壤平均温度的增长,建议从负荷平衡和热屏障两个角度进行分析,以保证地源热泵系统稳定可靠的运行。