U型埋管地源热泵系统实验研究

结合一地源热泵示范工程,建立了垂直竖井与地基桩单 U 型管埋地换热器联合使用的地源热泵系统的综合性能实验装置。通过对全年运行测试数据的分析,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸(排)热量、制热(冷)量及循环性能,为地源热泵的工程设计提供了参考。     

地源热泵地埋管换热系统热堆积分析

针对一高层住宅负荷进行计算分析,应用Fluent软件模拟该住宅小区地源热泵系统整个地下的埋管温度场情况,分析排热量与取热量比值不同的情况下,地下温度逐年变化趋势,模拟若干年后地下土壤的温度变化,与初始值比较,发现温度有不同程度的上升,将这些堆积的热耗散掉所需要的时间较长,提出地源热泵系统地下热堆积问题的解决方案。     

地源热泵垂直埋管换热器实验研究

研究了地埋管内水流量对埋管换热性能的影响,在全天连续运行情况下,选取3种不同水流量进行了分析.结果表明:地埋管换热器的单位井深换热量随水流速的增大而增大.连续运行模式下,第5天的单位井深换热量较第1天均减小.     

地源热泵地埋管随机热阻及可靠性分析

分析了地源热泵地埋管周围岩土热阻的随机性,研究了岩土随机热阻及负荷对地源热泵地埋管换热性能的影响。基于热阻随机分析,提出了地源热泵地埋管的可靠性设计方法,得出了可靠度计算公式。结合工程实例进行计算,并与确定性设计方法进行了对比分析。计算结果表明,岩土热阻的变异性对地源热泵地埋管的设计影响较大,可靠性理论对地源热泵地埋管的随机传热性能研究有重要意义。     

地埋管风道与污水源热泵耦合系统经济性分析

现有的技术中,空气源热泵、水源热泵受到地理环境的影响,效率比较低。单独的空气源热泵冬季供暖在除霜方面比较困难,水源热泵和空气源热泵耦合系统、水源热泵和太阳能耦合系统等,造价方面又较昂贵。故提出地埋管风道与污水源热泵耦合系统,即地埋通风管利用浅层地热能加热(冷却)空气。对设计的系统进行数值模拟,计算得出该系统对冷热空气的预加热温差,通过计算得出总长32m,直径0.25m的模型,在空气入口流速为2m/s时,-8.3℃的冷空气被加热到8.83℃;27.8℃的热空气被冷却到14.78℃;一个供暖期可节省1.84×10³元;供暖系统的节能率可达到41.99%;一个制冷期可节省7.11×10²元,制冷系统的节能率可达到9.67%,每年节约费用为2.55×10³元。结果表明,地埋通风管的使用,能够有效提高空气温度,对于热泵设备节约能源、减少碳排放有广阔的发展前景。     

某地埋管地源热泵系统夏季运行性能分析

对唐山市某地埋管地源热泵系统的整个夏季运行能效进行了远程监测和评价分析.结果表明,该系统夏季能效状况欠佳,系统平均COP为2.6,且32%学生对空调效果表示不满意.除了设计和施工因素之外,地源热泵系统的节能性在很大程度上还取决于管理和运行模式.管理人员应根据实际空调参数变化合理调节运行模式,尽量保证系统在高负荷比状态下工作,避免不必要的水泵和机组耗电量.对于大规模地埋管地源热泵系统,应当合理设置地温监测点,以便及时调控系统运行状况,保证系统的长期稳定性和节能性.     

U型地埋管地源热泵系统换热试验研究

文中介绍了垂直U型埋地换热器地源热泵系统的现场换热试验方法,并结合某地源热泵示范工程,通过垂直竖井单U型管埋地换热器的现场换热试验,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸（排）热量、制热（冷）量及循环性能,为地源热泵的工程设计提供了参考。     

地埋管地源热泵系统建设中若干问题的讨论

对地埋管地源热泵系统在实际建设中遇到的问题进行了归纳和总结。对一些观念上的误解进行了辨析,并针对系统的优化设计进行了技术上的研究,提出了可行的解决办法。     

地源热泵系统土壤直接供冷模式运行性能预测

对天津地区办公建筑地源热泵空调系统进行供冷前期运行模拟,分析在不开启地源热泵机组,将室外地能换热系统与室内末端系统直接连接为建筑物提供冷量的运行方式（土壤直接供冷模式）下空调系统运行效果。结果表明：1）土壤直接供冷模式下水泵流量为30.00 m3/h时（额定流量的34.00%）系统运行效果最好,管道内流体流动状态处于湍流流动区间时,流量越小系统运行能效比越高;2）供冷前期的空调供冷负荷为建筑设计负荷的1/6时,可采用土壤直接供冷模式为建筑供冷,供冷14 d土壤直接供冷比地源热泵机组供冷节约电量1 100.73 k W·h;3）初始土壤温度如果从13.00℃增大到22.00℃,空调系统平均COPa会从30.19降至13.38,但远大于供冷期开启地源热泵系统时的系统平均COPa值（平均为4.25）;4）初始土壤温度比水泵流量对空调系统供冷量影响更大。     

闭环地源热泵系统建模

目前国内对地源热泵的研究多集中在地热换热器的传热模型理论研究方面,而对地源热泵系统整体性能的研究则局限于实验测试,因此迫切需要建立一个地源热泵的系统模型来进行系统的优化设计和系统性能预测.采用理论解析方法建立了竖直U型埋管地热换热器的准三维模型,该模型考虑了两支管间的热短路问题,比现有模型更接近于实际工程.采用确定性模型法建立了热泵机组的模型,然后通过能量和质量守衡方程式建立了系统动态耦合模型.利用该模型即可预测在不同的地热换热器配置情况下,地源热泵系统的各项性能.试验表明,该系统模型预测结果与实测值吻合的较好.     

学校建筑应用地埋管热泵技术研究

地埋管热泵技术具有较强的区域性与建筑类别的选择性,针对学校建筑负荷特点分析研究地埋管热泵系统在学校建筑上应用的可行性是该技术在学校类建筑推广应用的前提和基础.文章探讨了地埋管热泵在我国不同气候条件下应用的可行性;利用仿真模型对山东某学校进行地埋管热泵系统模拟优化设计及能耗分析.结果表明:保证系统运行20a所需的钻孔总长度为8.1万m;经过4a的模拟运行可得距离钻孔5m远处的岩土温度仅比初始温度升高了0.7℃;该地埋管热泵系统一平方米建筑面积的全年运行费用仅12元.     

溴化锂储热储冷系统

为了促进工业中低温余热的利用,设计一种新型的余热回收利用装置——溴化锂储热储冷系统.该系统结构简单,余热利用率高,可以对60 ℃左右的低温工业余热进行收集并加以储存,储存的潜能可以转化成热能,或者在转化成热能的同时产生冷能,这是传统的蓄能技术所不具备的.通过计算分析输出温度、热源温度、溶液质量分数及冷却水温度对系统热效率的影响.结果表明,随着输出温度和冷却水温度的升高,系统热效率下降,而提高热源温度和发生器溶液最终质量分数可以提高系统的热效率.     

三套管蓄能型热泵在非常定工况下的实验

为制定三套管蓄能型热泵在极端工况下的运行策略,验证其在运行状态下切换换热设备的稳定性与可靠性,对一台2HP样机进行了室外高/低温及切换条件下的实验.结果表明:在室外干球温度38~43℃工况下,三套管蓄能器与空气源热泵联合供冷的COP为2.8~2.4,较相同条件下的空气源热泵单独供冷COP高17%;在室外干球温度-17~-10℃工况下,太阳能辅助三套管蓄能器供热的COP为2.8,较相同条件下的空气源热泵单独供热COP高65%;样机在运行状态下切换换热器会造成运行参数的小幅度波动,但可于420 s内恢复稳定,证实了样机运行的可靠性.     

整机性能的高温热泵换热器设计

为了更好地设计和匹配高温热泵系统中的换热器,提出了一种基于整机性能的设计方法.该方法是将所设计的换热器置于高温热泵系统中,通过对系统的模拟,分析换热器结构、面积对系统性能的影响,从而选择较优的设计方案.通过模拟分析发现,对于已确定的冷凝器和蒸发器的换热管形式,两者的面积比有一最佳的取值范围.结果表明:基于整机性能的换热器设计方法可避免孤立设计各换热器的盲目性.     

蓄热技术在太阳能-地源热泵中的应用及模拟

从太阳能-地源热泵系统中蓄热技术的运行方式入手,通过对太阳能显热蓄热过程的模拟,指出了邯郸地区的太阳能-地源热泵采用无相变蓄热技术时,存在的问题和解决方法。同时,对相变蓄热技术在太阳能-地源热泵应用进行了探讨,并对蓄热体的蓄热过程进行了模拟与分析,结果表明:蓄热材料发生相变的时间与蓄热体半径密切相关,在实际应用时可以通过改变后者来控制前者;离外边界越远,相邻点温差越小;由于相变边界点一直低于流体温度,这将导致在8h内具有热流的存在,从而可延缓水温升高速度。     

潜热蓄热对太阳能-土壤源热泵系统影响

为提高太阳能-土壤源热泵系统在整个供暖期性能系数,提出带有潜热蓄热装置的太阳能-土壤源热泵供暖系统,并对该系统在哈尔滨地区的运行特性进行动态数值模拟,分析潜热蓄热装置对系统在整个供暖期运行性能的影响.由模拟分析可知,相变蓄热装置在系统的运行中起到重要的作用,使整个系统的运行更加灵活、高效、稳定.系统在整个供暖季的平均供暖性能系数为3.82,在供暖季的前期和末期,系统的日平均供暖性能系数较高,最高可达12.89.     

地下蓄能及其对地热泵系统的作用

着重论述了地下蓄能(UTES)技术发展现状和所面临的问题,包括传热机理的研究,复杂地下环境下不稳定传热的特性以及UTES系统的控制策略等。通过地源热泵系统的竖直钻井中传热的实验和模拟计算,对蓄能的传热作用进行了分析和探讨。结果表明蓄能改变地下蓄能体的能位,并表现为蓄能体温度和分布的变化,这种变化随时间而改变。建议通过模型分析结合实验研究来进一步完善地下蓄能研究工作,推动中国地下蓄能技术的发展。     

MODBUS总线PLC冷库自动化控制系统

基于PLC技术研究了冷库自动化控制系统,包括硬件组成、软件结构以及MODBUS总线结构。该冷库现已调试完毕投入使用。     

基于地温平衡的太阳能-地源热泵系统设计

地温恒定是太阳能和地源热泵合理匹配的重要判据.以北京某别墅建筑为算例,提出了太阳能-地源热泵蓄热系统的流程和运行策略;基于复合系统能量平衡关系耦合热泵机组与集热器,推导出集热器的平均效率和集热器的面积;通过“地热之星”软件设计地埋管并模拟地温变化,表明复合系统能较好的维持地温恒定.