基于全年热平衡的混合式地源热泵运行特性的实验研究

通过实验分析得出混合式地源热泵在工程应用中的意义。指出合理的混合式地源热泵冷却塔与地埋管的连接方式,在综合考虑地源热泵地埋管全年吸热排热平衡与地源热泵系统效率的基础上得出混合式地源热泵的合理控制方式和控制参数。指出地埋管单位井深换热量无明确的意义,提出地埋管单位井、地埋管内换热介质与土壤原始温度单位温差换热量的意义,并在本实验中给出地源热泵机组制冷效率与地埋管出口水温的关系。     

夏热冬冷地区混合式地源热泵系统控制策略

建立用于某办公建筑的冷却塔辅助散热型混合式地源热泵系统模型,以夏热冬冷气候条件下的长沙、上海和武汉地区为例,模拟混合地源热泵系统分别以地埋管出水温度、地埋管出水与环境温差、冷却塔运行时段作为辅助散热启停的控制信号的控制策略,运行20年后地埋管附近土壤平均温度及机组性能。研究各控制策略对不同地区的适用性。结果表明,3种控制策略在夏热冬冷地区的不同地区均表现出对系统能耗和土壤温升相近的影响规律,且均可以通过合理的参数设施实现运行20年后土壤维持热平衡。     

土壤耦合热泵系统地下埋管换热器埋管深度影响因素的模拟分析

在线热源理论的基础上，建立了土壤耦合热泵系统地下埋管换热器传热的数学模型，模拟分析了土壤的初始温度、盘管的入口水温、盘管流体流速及运行工况等因素对土壤耦合热泵系统地下埋管换热器单井埋深的影响；提出了以盘管内流体温度梯度和单位管长换热量为判定依据的确定地下埋管换热器单井埋深的方法。     

地源热泵地埋管热短路问题的研究

地源热泵系统研究的重点和难点在于地埋管换热,归纳了影响地埋管换热诸多因素,认为受管内流体与土壤温差、管内流态、供回水管间距、回填材料导热系数、运行时间长短等因素影响,通过对单U地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了保温地埋管、非保温地埋管、不同保温管长度及不同运行工况下换热情况,比较分析的结果表明,保温地埋管换热能力要高于非保温管,保温管长度要适宜,不同运行工况对地埋管进出口温差和换热量影响不同。     

空气与土壤复合源热泵在北方地区的匹配设计模拟分析

空气与土壤复合源热泵系统通过空气换热器实现了间接空气源热泵模式与补热模式,可补偿取、放热量的差值,解决土壤源热泵系统在我国北方地区长期运行产生的土壤热不平衡问题.为能够在保障供暖效果的前提下最大限度地降低地埋管数量,本文以我国5个北方城市的住宅为例,在TRNSYS平台上建立了空气与土壤复合源热泵系统的仿真模型,对地埋管...     

稳定运行的土壤源热泵系统管群内、外土壤温度场对比分析

基于上海某工程实例,对长时间(≥10h)稳定运行的土壤源热泵中央空调系统单U型地埋管换热器外壁土壤温度场、管群内土壤温度场、管群外土壤温度场变化进行全年测试,并对三种测试数据做了对比分析。测试结果表明:管群外浅层土壤(深度≤25m)温度一年四季变化波动比较大,且地下浅层土壤温度出现最高月份相比于地上环境出现最高温度的月份存在一定的延迟性;管群内的土壤温度会随着系统的长时间稳定运行呈现升高趋势,使地埋管换热器表面与周围土壤之间换热温差减小,导致换热效率下降。通过数据对比分析发现,对于冷负荷明显大于热负荷的建筑采用土壤源热泵系统,若长时间连续稳定运行对地埋管与土壤之间换热造成的影响夏季明显高于冬季。研究结果表明,适当增加钻孔间距、对地源热泵系统采取间歇性运行的模式对加强地埋管换热器与土壤之间的换热至关重要。     

土壤源热泵地埋管传热与机组性能的实验研究

在夏热冬冷地区的长沙建立了土壤源热泵系统实验台,开展了制冷工况下垂直U型地埋管换热器的实验研究,测定了地埋管周围的土壤热物性,分析了地埋管换热器的钻井深度、埋管类型、循环水流量等参数对地埋管传热和机组性能的影响。研究结果表明,选择合适的换热器类型、增大地埋管深度、提高循环水流量可以有效提高单位井深换热量。     

岩土热响应试验在土壤源热泵系统设计中的应用

结合南京某土壤源热泵项目,分析了岩土热响应试验中的关键问题,对岩土热响应测试的方法与步骤进行了规范的阐述.针对某一实际项目建立了100m深双U型垂直埋管试验井测试装置进行热响应试验,并采集了岩土热物性参数,得到了土壤原始地温以及地埋管系统的供回水温度响应曲线,进而确定了每延米井深的换热量等参数.数据分析表明,土壤的原始地温为17.95℃,夏季工况(35℃)和冬季工况(5℃),每延米井深的换热量分别为69.6W/m和51.2W/m.该工程区域内综合地质条件比较适宜采用土壤源热泵空调系统.     

地下水渗流对地埋管换热器换热的影响研究

为确定土壤源热泵中垂直单U型埋管方式下渗流对地埋管运行时周边土壤的温度波动及不同渗流速度对其换热的影响,采用整体求解法利用数值模拟软件参照大连某工程项目建立了地埋管三维非稳态传热模型,通过实验结果与模拟结果的对比验证其模型可靠性。对冬季有无渗流工况下运行的地埋管换热器进行数值模拟并将模拟结果进行比较分析。得出有渗流时地埋管换热产生的冷量不易集中在埋管侧,可解决土壤冷堆积问题并提高了埋管换热器换热效率的结论。冬季单位井深换热量增加33.4%,换热效率提高32.5%,有效减少系统初投资。     

某办公楼地源热泵空调系统设计与总结

在上海及其周边地区，建筑物夏季空调冷负荷大于冬季热负荷，地源热泵埋管的区域存在热积累，出现严重的冷热负荷失衡，导致土壤温度逐年升高，影响系统长期运行效能。采用辅助冷却复合地源热泵系统，能很好地解决土壤热平衡问题，同时也可有效降低系统（地下埋管）投资，提高系统的运行节能效果。夏季普通冷负荷时，完全依靠地源热泵供冷；夏季冷负荷较大时，即空调主机冷凝出水温度达到37℃时启用辅助冷却装置，使辅助冷却装置和地源热泵机组联合运行。     

影响竖直埋管单位孔深换热量的因素分析

地下换热器是地源热泵的重要组成部分,竖直U型管是最常见的地下换热器形式。运用地热之星,计算和模拟了山东省某地区实际工程地源热泵空调系统。讨论和分析了循环液进出口温度,土壤热物性,换热器结构,地埋管管径对单位孔深换热量的影响,整理分析得出的上述因素对单位孔深换热量的影响,可以作为实际工程优化设计的依据。     

地源热泵桩基埋管换热性能的数值研究

采用Fluent软件对地源热泵桩基埋管换热性能进行了数值研究,讨论了桩基深度和流速对传热的影响:埋深从20m增加到40m,桩基单U型埋管的单位埋深换热量减小约21%;随着设计流速增大,单U型埋管的单位埋深换热量增加,且随流速的增加,换热量增加速度减慢。上述结果可为垂直桩基地埋管的选型及设计提供一定的理论依据。     

土壤源热泵在天津某别墅项目的应用及其经济分析

针对土壤源热泵空调系统的特点,以天津地区某别墅项目为例,从工程概况、系统布置、机组选择、钻孔数量的确定以及埋管沉沙的处理措施等方面介绍了土壤源热泵的实际应用情况.同时,比较了土壤源热泵、空气源热泵与多联机的初投资和运行费用情况,可为土壤源热泵在天津地区的应用提供参考.     

防护工程垂直U形地埋管换热性能的实验研究

为探讨防护工程垂直U形地埋管的换热性能,利用某地下工程地源热泵实验台,对比分析了两种工况进出口水和土壤温度的变化规律。结果表明:24 h连续运行时,埋管单位孔深换热量逐渐降低;间歇12 h运行时,钻孔初始时局部单位孔深换热量与连续运行时相差较大,而总时间内钻孔平均单位孔深换热量要大于连续运行。建议防护工程在应对突袭时采用连续运行模式,并将热稳定时间和该时间内的单位孔深换热量作为工程地埋管系统应突处理能力的评价指标之一,但工程长期使用时应采用间歇运行模式。该工程本次实验测得的热稳定时间为14 h,14 h内换热量为1 310.4 k J/m。     

综合管廊地埋管换热器的全年运行特性分析

建立综合管廊地埋管换热器的二维非稳态传热数理模型,并以寒冷地区的城市西安为例,通过模拟计算得到管廊内地埋管埋设的管长和管间距的最优组合,即管间距为0.75m,管长为67m。采用最优间距和管长的组合对地埋管换热器进行了全年周期的模拟计算,得出结论如下:供冷期内,地埋管的单位管长换热量变化范围为170～210W/m,采暖期内,地埋管的单位管长换热量变化范围125～170W/m;管廊混凝土结构的顶板、侧壁及底板的温度变化趋势不一致,距离地面越近则受到地表气温的影响越大;全年运行过程中,有地埋管运行时管廊内空气的出口温度与无地埋管运行时的差值最大为1.3℃,可见地埋管在管廊壁面内长期运行时对管廊内空气温度造成的影响很小,且不会对管廊内的通风系统造成影响。     

地道中土壤与空气换热的数值模拟与分析

在分析地道通风系统特点的基础上,采用整场求解法,对地道土壤-空气换热系统的空气温度及土壤传热进行了数值模拟.从理论上研究了夏季地道冷却能力(空气温降)随地道长度、地道埋深及地道内空气流速变化的规律.结果表明,在夏季,地道对空气的冷却能力随地道长度、地道埋深的增大而增大,随地道内空气流速的增大而减小.这对于利用地道风作为空气源热泵冷热源的空调系统有一定的参考价值.     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。     

银川市地埋管换热器不同深度换热能力分析

结合银川市地层特征及地源热泵以冬季供暖为主的特点,为提高地埋管换热器的换热能力,保证系统冬季取热量与夏季排热量基本平衡,维持系统长期稳定运行,提出适当增加垂直地埋管钻孔深度的方案。对银川市某地埋管地源热泵项目2组不同深度试验孔进行现场热响应试验,得到岩土体地埋管深度范围内的初始平均温度、综合导热系数和单位孔深取热能力随钻孔深度增加而增加的结论。研究结果可为该地区地埋管地源热泵项目可行性研究、工程设计提供参考。     

土壤源热泵适用性分析

分析了土壤源热泵的初投资和地埋管占地面积问题,以及机组运行后土壤温度和系统COP变化等情况,然后与传统闭式冷却塔对比做了运行费用分析,最后提出了土壤源热泵的适用范围。     

某写字楼地源热泵冬季供暖性能测试及节能分析

测试了北京某写字楼地源热泵机组在不同供暖期（初寒期和末寒期）的运行参数，分析了热泵机组运行性能。发现热泵机组的性能系数COP和系统能效比EER在不同供暖期相差较大；针对在埋管水流量、进出口水温差相差不大的情况下，埋管水出口温度经过一个供暖期后降低了2．96℃的情况；分析了产生的原因，并提出优化地源热泵设计的意见。与空气源热泵、锅炉取暖进行了比较，证明了该系统的节能性。