严寒地区深地埋管热泵运行状态土壤平均温度研究

严寒地区使用地源热泵供暖时,由于建筑负荷特性,地源热泵长期运行后会使土壤平均温度降低,造成供暖效果不佳甚至浪费更多能源。本文对拟采用地源热泵进行供暖的办公楼进行DeST软件建模,得到其动态热负荷;利用TRNSYS软件搭建地源热泵系统仿真模拟平台,通过改变地埋管深度,模拟供暖工况下热泵系统动态运行。从不同深度地源热泵系统运行10年后土壤平均温度以年为周期的波动变化情况可知,单独供暖工况下1200m深地埋管附近土壤温度场的温降幅度比100m浅地埋管土壤温度场低6.0℃。上述结果可为严寒地区深地埋管热泵系统的设计和运行管理提供参考。     

埋管设计对寒冷地区地埋管地源热泵系统性能的影响

基于动态系统仿真软件TRNSYS开发了地埋管地源热泵系统性能预测软件。以山西省贺职地区一个铁路站房的地埋管地源热泵系统为例,利用该软件计算分析了埋管间距和埋管深度对地埋管地源热泵系统长期运行性能的影响。结果表明:不采用补热措施时,地埋管地源热泵系统在寒冷地区长期运行将导致土壤温度持续降低且无法自主恢复,热泵机组的制热量和COP持续降低,室温不保证时间逐渐增加。增大埋管间距和埋管深度可延缓土壤平均温度和系统供热性能的下降,但不能遏止地埋管地源热泵系统性能的衰减。     

地埋管地源热泵土壤温度场实验分析

利用地埋管地源热泵实验系统,研究了地埋管地源热泵在冬季供暖和夏季制冷工况下,埋管间距分别为5.65m和4m情况下,地下土壤温度随时间的变化;在夏季制冷工况下,对比了两种埋管间距下,地埋管热干扰现象对热泵机组运行效率的影响;研究了夏季制冷工况下,埋管间距为5.65m时,热泵采取间歇性运行方式下地下土壤温度随时间的变化。结果显示,埋管间距为5.65m时,周围土壤温度变化幅度较小,地埋管换热器换热效果更好,比埋管间距为4m情况下约节能13%;与连续运行方式相比,间歇运行方式下热泵机组的运行效率约提高7%。     

基于建筑负荷特性的地埋管地源热泵系统适用性研究

基于建筑负荷对地埋管地源热泵系统运行性能的影响给出了2个建筑负荷特性指标:建筑全年累计冷热负荷比R和建筑峰值冷热负荷比K。针对寒冷气候区的典型办公建筑,计算了5种R值和2种K值条件下地埋管地源热泵系统的地埋管进出口温度、土壤温度及热泵性能系数,得出了适用于地埋管地源热泵系统的R值范围为0.6~0.8,同时给出了不同K值条件下地埋管换热器的设计依据。     

地源热泵系统负荷不平衡率对土壤温度的影响

本文分析了地源热泵系统建筑冷热负荷特性对土壤温度的影响。以一实际建筑为研究对象,模拟了冷热负荷不平衡情况下地源热泵系统地埋管出口水温的动态变化,并由此给出研究建筑冷热负荷不平衡率对土壤温度的影响时应综合考虑的因素。     

条形地埋管区域土壤换热特性的数值模拟

本文以某客运站的地源热泵系统为例,对条形地埋管区域的土壤换热特性进行了数值模拟。通过模拟结果分析与比较了两种不同运行策略下全年土壤温度的变化情况。就全年运行而言,地埋管的换热效率在高负荷间歇运行方式下优于低负荷连续运行。在高负荷间歇运行的方式下全年土壤温升也远小于低负荷连续运行的方式,土壤温度恢复特性相对更好。     

地埋管换热系统中土壤温度恢复特性分析

针对防护工程负荷特点,基于温度场叠加原理建立了考虑轴向传热的纯导热介质和考虑地下水流动的土壤温度恢复模型。利用所建立的纯导热模型,对不同深度、径向距离、运行方式及地埋管热流密度下土壤温度恢复过程进行了分析。研究了地下水流动对土壤温度恢复的影响及地埋管的热作用距离。结果显示:地表及轴向传热对土壤温度恢复的影响不可忽略;土壤温度恢复率随着与埋管距离的增大和运行周期的延长而降低,随地下水流速的增大而升高;土壤温度恢复特性与岩土物性、室外气象参数、系统运行方式等有关,而与地埋管热流密度无关;在冷热负荷不平衡的地区布置地埋管时应适当增大埋管间距。     

地埋管换热器设计参数对系统能效影响及优化分析

以典型办公建筑全年动态负荷为依据,对严寒地区土壤源热泵系统地埋管换热器设计参数对系统能效的影响进行研究。研究结果表明,增大地埋管换热器间距有利于提高系统运行可靠性,在换热能力不变的前提下增大地埋管换热器埋深,有利于土壤温度稳定,降低对土壤的热干扰。     

上海地区地源热泵单U型地埋管运行特性研究

在上海地区建立单U型地埋管地源热泵实验台,分别在典型供冷供热工况下进行实验。实验主要分析了地源热泵运行时地埋管周围不同深度土壤温度变化情况,地埋管进出水温变化情况,地埋管单位井深换热量和地源热泵停机后地下不同深度土壤温度恢复情况。通过分析得出上海地区单U型地埋管换热器的运行特性。并采用GAMBIT建模软件和FLUENT数值计算软件,对单U型地埋管夏季出水温和冬夏季埋管周围土壤温度进行数值模拟,并将实验结果与模拟结果进行比较,二者有较高的吻合度,可为上海地区实际工程及后续研究提供参考依据。     

某图书馆地源热泵系统运行测试与模拟分析

本文以东华大学图书馆地源热泵系统为研究对象,对地源热泵系统全年运行进行测试,得到了热泵机组的供热量、吸热量及埋管周围土壤温度的变化情况;在实验数据基础上,采用CFD软件对地埋管周围土壤温度场进行模拟,并验证实验数据;研究表明,图书馆类公共建筑采用地源热泵间歇运行模式,土壤温度场恢复良好,地源热泵第一年投入运行无热堆积现象.     

浙江某酒店地源热泵系统地埋管优化设计分析

针对浙江某酒店建筑空调和热水负荷特点,设计了复合式的地源热泵系统方案,开展了热响应测试分析,结合模拟和仿真计算分析了地埋管形式,埋管间距以及埋管深度对地埋管系统运行效果影响,并进行优化设计。     

地源热泵冬季工况土壤温度特性研究

本文对某办公楼进行全年的能耗模拟分析和整个地源热泵空调系统运行进行两年的模拟。在动态负荷下,对半径为2.5 m的地埋管土壤区域在供热期间以及停机期间进行温度场的数值模拟。结果表明,土壤温度变化幅度由中心向远端逐渐减小,机组停机后的前5天内土壤温度恢复较快,而后逐渐变慢。     

某厂房地源热泵系统设计及运行数据分析

在分析南京某印刷厂房地源热泵中央空调系统的运行实测数据的基础上,探究了地源热泵系统运行对地埋管周围土壤温度场的影响;比较了系统供冷/供热运行对土壤温度的影响程度,分析了室内负荷变化对系统运行状态的影响;对于冷热负荷不均的地区,针对设置辅助散热设备的关键性,提出地源热泵中央空调系统的高效运行策略和在系统设计过程中应该注意的问题,以期为类似工程项目运行管理提供相关经验和依据。     

竖直双U型地埋管传热特性研究

为探究U型地源热泵系统运行过程中土壤温度变化特性,以竖直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立三维非稳态传热物理模型.研究表明,地埋管周围土壤温度和单位井深换热量均随热泵运行时间增加而增加且趋于稳定;在其他条件不变的情况下双U型地埋管换热量为28.26W/m,单U型地埋管换热量为26.38W/m;流体进口流速和土壤温度梯度对单位井深换热量影响很小;流体进口温度和回填材料对土壤温度和单位井深换热量的影响较大;热泵蓄热-恢复和取热-恢复工况下,土壤温度恢复效果随径向距离及恢复时间增加而增加,土壤导热系数越大恢复的程度越接近土壤初始温度值.     

地源热泵地埋管换热系统设计及长期运行分析

以长沙市一办公楼建筑为研究对象,利用Energy Plus对其进行了全年逐时冷热负荷模拟。在此基础上,利用地源热泵设计软件GLD2012建立了地埋管换热系统模型。并从土壤热物性、钻孔间距、钻孔深度及回填材料导热系数这几个影响因素出发,研究地埋管地源热泵系统长期运行的土壤热平衡问题,并对影响结果做了简要分析与探讨,为工程实践中对地埋管换热系统的优化设计提供参考。     

基于TRNSYS的土壤源热泵热平衡问题的影响因素分析

夏热冬冷这种冷负荷占优地区,若由土壤源热泵系统承担所有的空调负荷,则会造成全年土壤取放热量的不平衡,从而出现常年运行后土壤温度的逐渐上升,降低系统夏季的运行效率,不利于系统持续稳定高效的运行。为此首先利用模拟软件TRNSYS搭建土壤源热泵系统模型,对土壤源热泵系统长期运行性能进行模拟分析,从冬夏累计负荷比、埋管间距、埋管深度、土壤导热系数、回填料导热系数这几个影响因素出发,研究土壤源热泵长期运行的热平衡问题,以期对土壤源热泵系统的合理应用和发展提供支持。     

管间距对土壤源热泵换热效果的影响

由于土壤源热泵长期运行会导致地埋管周围的热干扰现象,为了研究土壤源热泵工程设计中钻孔间距对地埋管传热效果的影响.用数值模拟的方法对土壤源热泵不同管间距进行模拟仿真,结果表明在此模拟工况下,均匀土壤结构模型与分层土壤结构模型两种传热模型的最终平均土壤温度基本相同.当管间距从4 m增加到6 m土壤最终平均温度上升明显,而当...     

别墅建筑的间歇使用对其地埋管地源热泵系统影响的分析

由于别墅建筑相对于普通住宅在使用时间上具有很大的灵活性,因此在别墅建筑中使用地埋管地源热泵系统必然会给系统的设计和运行带来一定的影响.本文结合工程设计实例,运用建筑环境设计模拟分析软件DeST-h和地热换热器设计及模拟专用软件"地热之星",讨论了别墅间歇使用对建筑负荷、地埋管换热器地下传热、机组功率及辅机容量、机组能效比及系统经济性的影响.分析可知别墅间歇使用可以改变土壤温度的变化规律、增强传热并实现更佳的热泵运行工况.     

负荷不平衡率对不同地埋管布置形式下土壤温度场影响的研究

本文以负荷不平衡率为基础,对不同地埋管布置形式对土壤温度场的影响进行了研究,分析了土壤温度逐月变化对地源热泵系统运行效率的影响,为地埋管布置形式的合理选取提供了参考。     

渗流条件下地埋管换热器传热特性研究

基于有渗流工况下地埋管管群的有限长线热源模型,通过Matlab软件模拟计算了深度为50 m平面处的地下温度场,根据地下温度场的温度分布,分析了布管方式,运行年限,孔隙率对地埋管管群传热效果的影响。研究表明:在物性参数,地埋管布管区域及地埋管总数不变的情况下,将地埋管等间距布置在布管区域内最有利于地源热泵系统的运行。地埋管布管区域冷热量累积效应在初始阶段较为明显,随着运行年限的增加,冷热量累积将在某一时刻达到动态平衡,此后将不随时间的增加而继续累积。对于冬夏季冷热负荷不平衡地区,孔隙率越大的区域越有利于地源热泵系统的运行。