地下水渗流对竖直U型地埋管周围土壤温度场的影响

为了探究地下水渗流对竖直U型地埋管周围土壤温度场的影响,基于多孔介质传热传质和热渗耦合作用,建立了二维地下渗流条件下的传热模型。分析了有无渗流作用,地埋管周围土壤温度场的变化规律,在此基础上探究了地下水渗流速度、土壤热物性参数、热泵运行模式等因素对土壤温度场的影响,研究表明:地下水渗流的作用导致地埋管周围土壤温度场沿渗流方向产生了拉伸,且拉伸幅度随渗流速度的增加而增加;渗流速度越大土壤温度场稳定所需的时间越短且稳定后温度越低;在其他条件不变时,土壤导热系数越大土壤温度场拉伸的幅度愈大;热泵间歇运行模式下在渗流影响区内土壤温度呈现等幅波动,沿渗流方向随振幅径向距离增加而降低,对于渗流影响区以外土壤温度基本不受影响。     

渗流对地源热泵土壤温度场及换热量的影响

针对地源热泵长期运行时土壤热失衡导致热泵效率降低的问题,探究地下水渗流(以下简称渗流)以及热泵周期性运行对周围土壤温度场与热泵效率的影响。建立长宽均为40 m,深度为140 m的土壤区域,在土壤区域中打9个120 m深的钻孔,钻孔中心间距为5 m,且按照3×3的方阵排布,在钻孔中埋入深度为120 m的双U型地埋管。基于Feflow数值模拟软件的三维瞬态热渗耦合传热模型,通过土壤热响应实验验证,确定Feflow软件仿真模拟得出的结果准确可靠。在此基础上,分析不存在渗流、存在渗流、改变渗流速度(1×10~(-4)m/s、2. 4×10~(-6)m/s、2. 1×10~(-7)m/s)以及改变渗流层厚度(5 m、10 m、15 m)对地源热泵在供暖工况下120 d连续运行带来的影响,分析地源热泵系统按照1 a中供暖运行120 d,间歇90 d,制冷运行90 d,再间歇60 d的周期性运行模式,运行10 a后对地下土壤温度场以及地埋管单位管长换热量的影响。结果表明:存在渗流且渗流速度大于1×10-7m/s数量级时有利于地埋管周围土壤温度恢复;相对于无渗流条件,渗流层位于38～42 m且渗流速度为2. 4×10~(-6)m/s时,供暖工况下连续运行120 d后的地埋管单位管长换热量提高54%;渗流速度对地埋管单位管长换热量影响明显,渗流速度越大,地埋管单位管长换热量越多;渗流速度不变时,地埋管单位管长换热量随着渗流层厚度的增加而增加,且渗流层厚度每增加5 m,在供暖工况连续运行120 d后,地埋管单位管长换热量增加2 W/m;周期性运行模式下,有渗流与无渗流条件下土壤均没有明显的冷、热量积累,但有渗流条件更利于提高地埋管单位管长换热量。文末附有有渗流与无渗流工况下土壤温度场动态展示的视频,可扫二维码观看。     

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。     

土壤源热泵夏季工况下运行温度场分析

地源热泵技术广泛应用在工业产业和日常活动中,地球不可再生能源日益短缺,地源热泵技术的作用也变得越来越重要。地埋管换热器作为土壤源热泵系统的重要组成部分,其换热效果对热泵运行效率有着非常关键的作用。本文根据地源热泵系统夏季工况运行对周围土壤温度产生的影响,研究埋管周围土壤的温度场变化。对夏季土壤温度场用FLUENT模拟软件进行分析,地埋管周围土壤在地下2m处和地下30m处会有明显的不同。地下土壤在5m以下埋管越深的地方土壤温度越高。     

间歇运行下土壤源热泵性能及土壤温度模拟

采用动态仿真软件TRANSYS建立土壤源热泵空调系统模型。针对供热工况,模拟地埋管换热器连续运行模式、不同间歇运行模式(日运行时间不同)下,土壤源热泵蒸发器出水温度、土壤温度随时间的变化以及供暖期能效比。地埋管换热器日运行时间越短,越有利于土壤源热泵的高效运行。     

地下水渗流对地埋管管群周围土壤温度的影响

地下水渗流能够增强地埋管与土壤之间的换热,为研究地下水渗流对土壤温度的影响,建立二维热渗耦合传热模型。通过数值模拟的方法研究了渗流速度、管群布置形式、渗流方向对地埋管周围土壤温度的影响。研究结果表明:1)地下水渗流能够使沿着渗流方向的热量拉伸和垂直于渗流方向的热量压缩,且不同渗流速度对其影响程度是不同的; 2)存在渗流时,形式2中土壤温度比形式1低,说明减少沿着渗流方向的布管有利于地埋管与土壤之间的换热; 3)渗流方向角在52.5°时地埋管周围的土壤平均温度最低,表明此时地埋管与土壤之间的换热效果最好。     

天津地区某地源热泵系统土壤温度场的分析与运行可行性研究

以一建筑底板下埋管的土壤源热泵系统为例,针对该系统在热响应试验工况下长期运行对土壤温度场的影响作了定量研究并从理论上计算了地源侧吸放热的不平衡率。考虑到该系统实际场地面积和施工现场状况的限制,利用e QUEST和TRNSYS模拟软件对该系统改变地埋管埋深、井间距和回填材料并运行20 a的土壤平均温度和机组COP变化进行了模拟。     

太阳能-土壤源热泵供热水系统换热动态分析研究

土壤源热泵是一种高效节能的可再生能源利用技术,针对亚热带地区气候特点分析研究,建立了太阳能-土壤源热泵耦合供热水系统的仿真模型。应用该模型对工程实例进行设计分析,并采用C++编程模拟地下水渗流和土壤热物性动态换热对地埋管周围土壤温度的影响,为缓解地下土壤冷热负荷累积效应提供设计依据,从而进一步提高系统运行能效,促进太阳能-土壤源热泵供热水系统在建筑领域的推广应用。     

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...     

水平埋管热作用下周围土壤热湿特性实验研究

土壤含湿量的不同是影响土壤导热系数的主要因素之一,进而影响地埋管地源热泵系统地下埋管换热器的换热性能。沙箱实验结果显示,水平埋管周围土壤水分迁移现象有可能受到地下埋管换热器热作用的影响,土壤温度梯度是土壤水分迁移的主要动力。取热工况下,埋管周围土壤水分迁移现象可以忽略;排热工况下,埋管与周围土壤间热湿作用相互耦合,水平及竖直方向上均呈现土壤水分由管壁处向埋管远端迁移的现象。