不同方式地下埋管换热器的实验研究

埋地换热器换热性能是地源热泵设计基础,针对不同埋管方式埋地换热器建立了砂石回填单 U 型、双 U 型井埋管和混凝土回填单 U 型井埋管的单井实验系统,开展埋地换热器单井的换热性能实验研究。研究了不同的土壤物性、回填材料、埋管数量和运行工况下单井换热器换热性能。     

矩形直肋地埋管换热器换热特性模拟分析

为强化地源热泵系统竖直地埋管换热器换热性能,设计了一种矩形直肋地埋管换热器,建立了矩形直肋地埋管换热器地下传热模型,利用Matlab软件模拟分析了直肋地埋管结构参数、运行参数对单U型和双U型地埋管换热器换热性能的影响。结果表明:当入口水温32℃,流速0.6 m/s,埋深100 m时,8片直肋单U型与双U型PE地埋管的单位埋深换热量与光滑管相比,分别提高了19.12%和18.28%。根据矩形直肋地埋管各参数与单位埋深换热量的相关性分析,肋片高度和肋片个数对换热性能的影响最为显著。     

地源热泵U形地埋管换热性能及其影响因素分析

针对影响土壤源热泵U形地埋管换热性能的几种因素进行分析研究,得到U形地埋管物理特性与换热性能之间的内在联系,通过工程实验探索地下埋管换热性能及其主要影响因素,并通过实际工程测试,发现室内负荷和埋管循环水流量对地埋管与土壤的换热量影响较大,利用圆柱源传热模型进行理论分析,分析结果与工程实际吻合较好。     

苏州某地源热泵项目竖直地埋管岩土热响应试验与分析

以苏州地区某地块项目地源热泵工程为依据,采用恒热流方法对现场单U和双U型地埋管分别进行了岩土热响应试验. 通过该试验获得了该项目现场地质情况和岩土体热物性参数,同时计算出各种工况下地埋管换热性能并进行分析,得出该地区的地下土壤平均导热系数为2.02 W/(m·K),双U型地埋管换热器比单U型地埋管换热器的换热性能约高15%.     

分层渗流条件下地埋管群换热特性研究

使用三维 CFD（计算流体力学）方法对有地质分层和地下水渗流的竖直U型地埋管群模型进行数值求解。最终得到不同渗流速度、不同土壤孔隙率、不同管内流速和不同渗流方向下地埋管群的总换热量和土壤温度分布云图,并且分析了它们对地埋管群换热性能的影响。结果表明,地下水渗流对地埋管群换热器的换热性能影响显著,渗流速度越大地埋管群换热性能越好。但是随着渗流速度增加,管群的换热增幅会降低;土壤孔隙率越大,地埋管群换热性能越弱;管群换热量随着管内流速的增加而增加;相对于垂直方向渗流,对角线方向渗流会加大地埋管群的换热性能,因此管群布置优化有利于提高地埋管群的换热性能。     

地埋管换热器非稳态换热性能的实验研究

通过对一个土壤源热泵系统非稳态连续制冷工况运行情况的测试,总结了土壤温度、埋地管换热器进出口水温及换热性能随时间的变化规律,比较了3种换热器在非稳态连续换热过程换热性能的差异.对比实验结果发现,双U形管换热器单位井深换热能力最强,是单U形管的1.05倍,是套管的1.73倍.比较了这3种换热器管内的流动阻力.     

渗流条件下地埋管换热器热短路现象的数值研究

针对渗流条件下地埋管换热器受到热短路影响,导致夏季埋管出口水温上升以及换热量减少的现象,采取在进出水支管间加装隔热板的措施进行优化。通过对单U型地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了加装隔热板前后的传热过程,并深入研究了隔热板的几何尺寸和安装位置对换热量的影响。结果表明：加装隔热板可有效抑制地埋管换热器的热短路现象,提高换热能力;隔热板宽度为120 mm时,U型地埋管换热器换热性能最优;隔热板高度取50 m时,换热器单位井深换热量最大,达到44.703 W/m;将隔热板安装在两支管中心向出水管侧偏移2 mm处,换热效果最佳。     

基于TRNSYS的双U型地埋管换热影响因素分析

针对水平式埋管占地面积大、换热效果差及竖直式埋管初期投资高、施工难度大的现状,基于TRNSYS建立地源热泵双U型地埋管换热器瞬态仿真模型。在保证研究变量为唯一变量的条件下,通过仿真计算分析地埋管不同钻孔数、不同埋管深度以及不同孔间距对地埋管换热器性能的影响,模拟试验结果表明:增多钻孔数、加深钻孔深度、增大钻孔间距均可提高地埋管换热器的换热效果。本研究为地埋管换热效果与施工难度的平衡提供分析依据。     

U型垂直埋管非稳态换热的数值模拟与研究

采用有限容积法,使用计算流体力学软件对有效换热长度为120m的单U型地埋管进行三维建模和非稳态数值模拟。在考虑U型地埋管管壁热阻的情况下,分析了单U型地埋管不同土壤初始温度及不同进口流速对地埋管持续运行及间歇运行三个月的换热性能和热响应的影响。模拟分析结果表明:相同的土壤初始温度下,随着流速增大单位井深换热量和出口温度均增大;流速对出口温度的影响比土壤初始温度对出口温度的影响大;间歇运行期间平均单位井深换热量比连续运行大0.7W/m。     

U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热的数值分析

针对地源热泵U型换热器埋管、周围回填材料及土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对其温度分布进行了数值模拟分析．分析结果表明：U型埋管换热器管壁内对流换热热阻和管壁导热热阻对U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热过程的影响较小,但相互热干扰造成进、出水管壁自身各角度的温度存在明显差异．各处土壤温度达到准稳定阶段所需要的时间随其与U型埋管的距离增加而增加．     

制冷剂充注量对地源热泵性能的影响

为提高地源热泵系统的运行效率且充分利用能源,本文以实际地源热泵系统为实验台,对制冷剂R22不同充注量的热泵运行情况进行实验测试,从外部水循环侧和内部制冷剂侧对热泵运行性能同时进行测量计算, 并在理论上对地源热泵系统的运行状况及其原因进行热力学分析和系统理论分析,从而确定了冷剂充注量对地源热泵系统运行性能的影响程度,最后给定了地源热泵系统的最佳制冷剂充注量,为地源热泵系统的高效运行及能源的充分利用提供了理论和应用依据．     

基于多极理论传热模型的垂直U型地埋管传热特性研究

地埋管循环介质出口温度不仅仅反映了地埋管的换热能力,同时极大地影响着热泵主机的运行效率,是地埋管换热过程的一个重要能效特性参数,可通过引入能效系数来反映。文基于地埋管轴向流动多极理论传热模型对不同的回填材料物性、支管间距、地埋管埋设深度、土壤物性、管内循环介质流速条件下地埋管传热过程进行动态模拟和分析,得出了各重要特性参数的变化对U型地埋管传热能效的影响规律,可为土壤源热泵地埋管换热器的设计提供参考。     

地源热泵制热性能实验研究

采用实验的方法研究上海市松江区地源热泵机组制热性能．研究地源热泵机组的出水温度、负荷侧、地埋管侧水流量参数变化和制热性能变化规律．实验结果表明：在地源热泵机组制热工况启动过程中,平均制热量为17．1kw,制热性能系数（COP）平均值为4．27;3口90m地埋管井吸热量平均值为13．8kw,不同深度土壤温度降低了2．5～5℃．     

水环热泵辅助热源性能研究

介绍了水环热泵空调系统各种辅助热源的形式，针对传统水环热泵空调系统采用高位能（电、燃气、油、煤等）通过锅炉（或换热装置）转变为循环水的低位能，再由室内水／空气热泵提升后向室内供热的不合理的用能方式，提出了由空气源热泵代替锅炉的空气源-水环复合热泵空调系统，对其冬季建筑物内外分区不同的冷热负荷比下运行的性能进行了研究，并和使用锅炉的传统水环热泵空调系统的能耗进行了比较，体现出空气源-水环复合热泵空调系统具有较高的能效比．     

地源热泵系统运行特性的分析

在涡旋压缩式地源热泵系统的冬、夏季典型工况下的循环性能分析的基础上,重点分析了地源热泵系统冬季随冷凝温度、循环水流量变化时的的运行特性,指出地源热泵系统的运行工况应兼顾末端负荷和机组循环性能之间的关系,并采取内外参数综合的容量调节方法。     

一种蓄能型一体化太阳能热泵热水器性能分析

提出了一种新型的集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器．该系统将太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器集于一体,减少了现有蓄能型太阳能热泵系统多级中间换热的热损失及制造成本．在集热／蓄能／蒸发器中加入相变材料,以固～液相变潜热对太阳能进行储存,利用太阳能作为热泵的低温热源制得热水,将显著提高热泵的制热效率,同时有效解决太阳能的间歇性所带来的系统运行不稳定问题．虽然初投资费用有所提高,但是该系统无论是在节能还是在节约运行费用方面都优于市场上的各种热水器,和现有的蓄能型太阳能热泵热水器相比则降低了成本,简化了系统,提高了运行可靠性,具有十分广阔的应用前景．     

水平埋管换热器地热源热泵实验研究及传热模型

介绍了于1998年所建成的埋深分别为0.9m和1.8m的双层水平埋管地热源热泵系统,内容包括实验装置、换热器几何尺寸、测试仪表及测试数据的处理方法等,并用典型日分析了该系统的制冷和制热性能。同时,又对影响地热源热泵系统性能的诸多因素中的埋管尺寸及热泵运行方案等因素作了分析。另外,本文参考VC.Mei传热模型并根据热传导方程建立了水平埋管换热器传热模型。     

太阳能辅助加热土壤源热泵系统理论分析

土壤源热泵在冬季运行一段时间之后,存在工作温度降低的工况。为提高土壤源热泵的性能,在负荷匹配的情况下增加其经济性,本文提出了一种太阳能辅助加热方法。通过冬季供暖工况的理论分析得到供热系数与埋管进出口温度、空调供热负荷的关系。得出在增设太阳能辅助系统之后热泵供热系数能有较大提高的结论。     

水源热泵集中冷热水系统能耗及其效益分析

对水源热泵的能耗进行了分析,表明水源热泵机组的性能系数与水源温度直接相关,并对水源热泵空调系统集中冷热水供水系统夏季空调工况与冬季热泵工况的社会经济效益进行了计算与分析,结果表明,利用水源热泵建立集中冷热水供水系统的社会经济效益显著,具有节能与环保意义.