地下水渗流对地埋管周围土壤影响的模拟研究

文章利用商业建模软件GAMBIT和FLURNT对垂直地埋管换热器与周围土壤换热进行了数值模拟,区别于以往的纯导热模型,文章基于饱和多孔介质和地下水流动理论,建立垂直地埋管换热器三维模型,模拟地下水渗流对垂直地埋管换热器周围土壤换热的影响。主要通过三维垂直单U型地埋管换热器的热渗耦合模型,研究在地下水渗流条件下,对周围土壤的影响。     

埋管换热器的实验研究与数值模拟

以自制埋管换热器换热实验台为原型建立模型,用Fluent软件进行数值模拟,模拟进水40℃、45℃、50℃三种工况下连续运行8小时后,埋管换热器周围土壤的温度分布,并用埋管换热器换热实验台做相同工况下的换热实验,取埋深4m、埋深3m、埋深2m处共计12个测温点进行比对,验证数值模拟结果的正确性,并指导数值模拟模型的修正,最后利用数值模拟计算结果分析埋管换热器周围土壤的温度场特性。     

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。     

佛山市埋地燃气管网的腐蚀环境及阴极保护

通过对佛山市埋地燃气管网沿线土壤理化性质的测量与分析,确定了埋地管周围土壤环境的腐蚀性,分析了埋地管腐蚀的原因,并采用阴极保护的方法对埋地管进行了保护。     

放射状地埋管连续储热温度场分析

土壤源热泵系统因为其高效、环保、节能等优点得到越来越广泛的应用。本文分析U形地埋管不同倾斜角及不同圆环直径时周围土壤的温度分布情况,得出地埋管周围土壤温度随时间的变化规律及随深度的变化曲线。建立U形地埋管的二维和三维的数值传热模型,采用Fluent软件对其非稳态的流固耦合换热进行研究。模拟结果表明,放射状地埋管在冬季储热工况下,与水平面呈75°角、圆环直径为4 m的放射状地埋管换热量最大,热积聚效应最小。     

U型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管，建立周围土壤的非稳态温度场的数学模型，并利用MATLAB软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟，其结果与实测值非常吻合，并得到土壤温度沿径向、纵向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律，为U型垂直埋管的埋深及间距设计提供参考。     

土壤源热泵垂直埋管温度场的数值模拟

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管,建立了周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用MATLAB软件进行求解,得到了数值解。通过对夏季制冷工况的模拟,得到土壤温度沿径向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律。     

土壤耦合热泵系统垂直埋管换热器性能影响因素的模拟分析

采用对钻孔内、外2个传热空间分别讨论的传热分析方法,建立土壤耦合热泵系统垂直埋管换热器传热的数学模型。模拟分析冬季换热过程中埋管周围土壤温度的变化,得出取热工况下地埋管换热器换热性能的影响因素。模拟结果将有助于提高热泵系统的循环经济性能。     

U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟，确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间，定量预测热干扰的程度及其结果。通过对管群间热干扰的分析，提出解决方案，为U型垂直换热埋管的地下管群的设计提供参考依据。     

基于地下水流动地埋管热作用距离分析研究

地埋管换热器周围温度场随着运行时间变长不断向远处扩散,地下水流动使得埋管热作用距离沿流动方向大大增加。通过饱和含水层内地埋管换热模型,得到了地下水流动作用下埋管热作用距离的近似表达式,分析了地下水流速、土壤导热系数和孔隙率对热作用距离的影响。借助于地埋管热作用测试平台,分析了地下水流动作用下埋管热作用距离和热恢复特性,结果表明：地下水流动使得埋管热作用距离远大于纯导热模式,且热作用距离在埋管轴向不同埋深处大小不一,建议在地下水流速大于1×10-6m/s的地质区域,沿地下水流动方向设置埋管间距为8~10m。     

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。     

地源热泵间歇运行方式对地温恢复和机组能效的影响研究

优化地源热泵的运行管理策略,降低土壤热不平衡对地源热泵机组性能的影响,是保证地源热泵机组长期稳定高效运行的重要措施.以天津市某办公楼的地源热泵系统为研究对象,对其多年运行之后的土壤温度变化和系统能效变化进行了模拟分析,分析比较了不同间歇运行方案下得到的土壤温度和热泵机组能效的变化.结果表明,地源热泵机组连续运行30年时,土壤温度受热不平衡的影响,呈逐年波动式上升,前15年上升幅度较大,后15年增幅较缓.地源热泵系统间歇运行将有利于地温的恢复,机组的启停比对地源热泵系统土壤温升的累计影响显著大于运行起止时间对土壤温升的影响.研究结果可为地源热泵系统的运营管理提供重要参考与借鉴.     

地温规律及其可恢复特性增强传热研究

利用间歇过程，恢复地下温度，弥补土壤传热慢特点。在地源热泵地能应用中，提高地下换热能力，减少井数，最大地发挥每一换热单元的换热能力。实验是在建造的两口分别为100m和200m竖直换热井的地漂热泵系统上完成，并分别进行了自然状况地下温度分布、连续运行地温变化规律和间歇性地温变化规律的试验研究工作。着重对间歇性恢复过程地温变化趋势进行了研究。间歇时间可以改变温度变化规律和趋势，实现更佳的热泵运行工况。因此，文中提出的可控间歇技术对未来发展利用地能供热供冷系统具有重要意义和应用价值。     

地温可恢复性对土壤源热泵运行的影响

在地源热泵运行过程中,利用间歇过程,弥补土壤传热慢的缺陷。土壤源热泵间歇运行时间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。实验是在冬季运行工况下进行的,着重对间歇运行条件下地温变化趋势进行研究。     

混合式土壤源热泵应用分析

土壤源热泵在冷热负荷有较大差异地区的应用会使土壤温度场恢复缓慢,导致热泵效率逐年降低,为此提出混合式土壤源热泵,对其组成结构、应用方式及控制策略进行分析与探讨。     

土壤源热泵岩土温度限值计算方法研究

夏热冬冷地区土壤源热泵在全寿命周期运行过程中,冬夏季土壤吸放热不相等,可能导致大地蓄能失调进而引起系统运行效率下降。而目前关于土壤源热泵系统大地蓄能失调的判定仅停留在冬、夏季负荷比例上的估算,还没有形成一个评价大地蓄能失调的理论计算方法。针对夏热冬冷地区土壤源热泵全寿命周期运行过程中的大地蓄能失调评价方法,提出了以运行费用现值比较为评价参数的土壤源热泵系统的岩土温度限值的理论以及蓄能失调判断依据。     

The Analysis and Simulation on Operating Characteristics of GSHP in Summer

At present, being environmental friendly and with the potential of energy efficiency, ground-source heat pump (GSHP) systems are widely used in the world. The GSHP system can transfer heat stored in the earth into a building during the winter, and transfer heat gained in the building into the earth during the summer. An office building in Shanghai which uses a GSHP system and dual-U-pipe vertical geothermal heat exchangers (GHEs) under the ground is taken as an example in this paper for analysis. Experiments on the operation performance of this GSHP system were carried out. When cooling in summer, the soil temperature increased during the day and decreased at night, and the maximum soil temperature reached 29.5 °C. The maximum heat exchange capacity of one borehole reached 53 W/m and the maximum coefficient of performance (COP) reached 4.2, which shows the GSHP system is quite energy efficient. In addition, design and simulation software for the GSHP system was developed by authors. When putting the corresponding parameters of the GSHP system into the software, the simulated results well match the measured ones.     

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。     

我国地源热泵的研究现状及展望

阐述地源热泵系统的分类,着重介绍地源热泵技术在国内的研究现状,并分析有关该系统的一些问题。尽管地源热泵系统还存在不足之处,但如果设计合理,地源热泵系统仍将拥有广阔的应用前景。     

浅论陕西省水文地质构造及其适合的地源热泵形式

地源热泵空调系统的结构、性能与当地水文地质构造密切相关。本文根据水文地质构造及其适合的地源热泵形式以及陕西省地下水径流模数分区图,分析陕西3个地形分区的水文地质构造及其适合的地源热泵形式,以供同仁在陕西推广地源热泵技术时参考。