U型地埋管换热器热短路特性研究

针对竖直U型埋管地热换热器管间热短路问题,建立了U型埋地换热器三维传热模型,对地源热泵竖直型埋管地热换热器的热短路现象进行了量化分析,并对影响热短路的主要参数进行了模拟分析。研究表明,增大支管间距可减小热短路现象,但在加大钻井直径困难的条件下,增大管间距受限,所以效果不显著;但不同回填材料的导热系数对热短路的影响较大。因此,减小U型管地热换热器支管间热短路的有效措施是合理选择回填材料的导热系数。     

地埋管单位埋深加热功率的变化对大地有效导热系数测量的影响

对单U和双U两种形式不同回填料的地埋管的大地有效导热系数进行现场测试。测试中,每个测孔保持流量不变,在测量时间(50h)相同的情况下,测试并分析地埋管单位埋深加热功率的变化对大地有效导热系数的影响。试验结果表明:无论是单U管还是双U管,单位埋深加热功率越大,导热系数也越大。     

并联和串联连接的竖直双U型埋管地热换热器热短路的分析

利用地热换热器准三维传热模型,采用数值计算的方法对并联和串联布置竖直双U型埋管地热换热器支管间的热短路进行了分析;讨论了不同支管间距、不同回灌材料导热系数、不同深度,不同管内流量情况下的热短路。结果表明：并联连接的要比串联连接的热短路影响小。     

内置并联U形埋管能量桩的换热性能研究

建立了内置并联U形埋管能量桩热交换的理论模型,该模型考虑了管内循环液体竖向对流换热和支管之间的热干扰。通过与数值模拟结果的对比,验证了所提模型的可靠性。基于该模型分析了桩内埋管布置形式对能量桩换热效率的影响,结果表明:整体上能量桩换热效率随埋管数量增加而提高,尤其是桩内埋管数较少时,而当埋管达到一定数量后,再增加对能量桩的换热效率影响很小;若埋管数量一定,桩内所有U形管的支管等间距布置时能量桩的换热效率最高;U形管进出水支管的布置顺序对能量桩的换热效率影响很小;若循环液流动速度保持不变,增加埋管直径能增大能量桩的换热效率。     

回填材料对地源热泵系统换热效率的影响分析

建立了区分岩土和回填区的地埋管换热器分区数值分析模型。采用数值分析手段分析了回填材料导热系数在不同地埋管间距、不同管径和不同埋管类型中的影响规律,对回填材料在地源热泵系统中的实际工程应用具有指导意义。     

竖直地埋管换热器热响应测试研究

介绍了竖直地埋管换热器热响应测试的数学模型、测试系统及测试方法。以株洲市某工程为实例,通过恒热流法对竖直双U型地埋管试验孔进行了热响应测试,得到了每米孔深换热量及岩土的热物性参数,为实际工程地埋管换热器的设计提供基础数据,并运用TRNSYS软件对换热过程进行了瞬时动态模拟,验证了测试的准确性。     

地下水流动对地埋管换热器的影响研究

基于单U竖直地埋管换热器的热渗耦合传热模型模拟分析了夏季工况下地下水流动对地埋管换热器的影响,发现有渗流土壤中随着地下水流速的增加,地埋管换热器单位井深换热量升高,出口水温降低,并且地埋管区域换热达到稳定的时间会缩短,而且使换热器换热达到稳定时能够保持较高的换热量和较低的出口水温。     

桩埋管地热换热器的传热分析

对桩埋管地热换热器进行了传热分析,针对已有的线热源模型和空心圆柱面模型的不足,提出了实心圆柱面模型,并给出了该模型下导热问题的解析解.根据传热模型对影响桩埋管地热换热器传热的主要因素进行了分析讨论.最后,对不同直径的桩埋管地热换热器与竖直钻孔地埋管换热器的传热能力进行了计算和比较.     

地源热泵地埋管热短路问题的研究

地源热泵系统研究的重点和难点在于地埋管换热,归纳了影响地埋管换热诸多因素,认为受管内流体与土壤温差、管内流态、供回水管间距、回填材料导热系数、运行时间长短等因素影响,通过对单U地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了保温地埋管、非保温地埋管、不同保温管长度及不同运行工况下换热情况,比较分析的结果表明,保温地埋管换热能力要高于非保温管,保温管长度要适宜,不同运行工况对地埋管进出口温差和换热量影响不同。     

地源热泵系统的热响应实验方法研究

土壤的平均导热系数与热阻是影响地下埋管换热器传热性能及地源热泵系统节能性与经济性的重要因素。利用线热源理论,通过地源热泵的工作试验过程,得到系统进出口水温等参数,并通过最小二乘法对所得数据进行拟合,得到地埋管换热器钻孔的导热系数及土壤热物性参数,测试结论对于指导土壤热交换器设计与施工具有一定的参考价值。     

钻孔间距和布置形式对地埋管管群传热影响的研究

建立地源热泵管群传热模型,通过数值模拟方法研究钻孔间距和布置形式对管群传热的影响。研究结果表明:钻孔间距增大能够明显减缓管群区域热效率的衰减,叉排布置比顺排布置更优;对于给定数量和钻孔间距的管群,其钻孔布置区域的周长与面积比越大,整个地埋管换热器的效率也就越高。研究结果对于地源热泵地埋管管群的优化设计具有一定的指导意义。     

影响U型管埋地换热器传热性能的因素实验研究

通过利用七口不同深度的试验钻孔,采用热响应原理,做了数组热响应实验与热恢复实验。分别详细地分析了热响应实验初始运行时间、U型管内循环水流速、埋孔深度与埋孔内的回填土等因素对U型管埋地换热器传热性能的影响程度。研究结果表明：在分析实验数据时,一般得忽略实验前10小时的数据;U型管内循环水的流速设计在0．8m／s～1．2m／s之间比较恰当;60m-100m深的钻孔比较适宜;需选择导热系数与土壤的导热系数相匹配的回填土。实验研究为地源热泵空调工程设计与施工提供一定的参考依据。     

竖直地埋管单位井深换热量影响因素回归分析

基于单U竖直地埋管换热器的热渗耦合传热模型进行大量的数值模拟计算,并用SPSS统计分析软件对计算结果进行了一元和多元回归分析,从而对地下埋管换热器单位井深换热量的影响因素,诸如岩土热物性、地下水流动、地埋管参数、循环液参数和运行模式等的影响程度进行了研究。用一元线性和非线性模型回归得到了单位井深换热量与各个参数的关系式;用多元线性模型回归得到了单位井深换热量的预测方程式,并分析了各因素影响的重要程度,用于指导工程实践。     

单U形竖直地埋管供回水管间距对传热的影响

以热阻分析及格林函数为基础,利用解析方法对地源热泵单U形竖直地埋管的供回水管换热状态进行分析,并对不同埋管间距下传热过程进行计算。计算结果表明:U形地埋管中存在临界供回水管间距,当供回水管间距小于临界值时,供回水管之间存在热短路,回水管处于不利的换热状态;当埋管间距大于临界值时,无热短路现象,供回水均处于有利的换热状态,且管间距越大,地埋管换热状态越好。最后通过数值模拟和实测方法验证理论计算结果的正确性,并根据计算结果提出判断热短路产生的方法。     

稳定运行的土壤源热泵系统管群内、外土壤温度场对比分析

基于上海某工程实例,对长时间(≥10h)稳定运行的土壤源热泵中央空调系统单U型地埋管换热器外壁土壤温度场、管群内土壤温度场、管群外土壤温度场变化进行全年测试,并对三种测试数据做了对比分析。测试结果表明:管群外浅层土壤(深度≤25m)温度一年四季变化波动比较大,且地下浅层土壤温度出现最高月份相比于地上环境出现最高温度的月份存在一定的延迟性;管群内的土壤温度会随着系统的长时间稳定运行呈现升高趋势,使地埋管换热器表面与周围土壤之间换热温差减小,导致换热效率下降。通过数据对比分析发现,对于冷负荷明显大于热负荷的建筑采用土壤源热泵系统,若长时间连续稳定运行对地埋管与土壤之间换热造成的影响夏季明显高于冬季。研究结果表明,适当增加钻孔间距、对地源热泵系统采取间歇性运行的模式对加强地埋管换热器与土壤之间的换热至关重要。     

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。     

银川市地埋管换热器不同深度换热能力分析

结合银川市地层特征及地源热泵以冬季供暖为主的特点,为提高地埋管换热器的换热能力,保证系统冬季取热量与夏季排热量基本平衡,维持系统长期稳定运行,提出适当增加垂直地埋管钻孔深度的方案。对银川市某地埋管地源热泵项目2组不同深度试验孔进行现场热响应试验,得到岩土体地埋管深度范围内的初始平均温度、综合导热系数和单位孔深取热能力随钻孔深度增加而增加的结论。研究结果可为该地区地埋管地源热泵项目可行性研究、工程设计提供参考。     

地源热泵地埋管换热器换热性能研究北大核心CSCD

地埋管换热器的换热性能对地源热泵系统的整体性能具有重要影响,基于传热理论分析及CFD模拟,能够快速精确地分析地埋管换热器的换热性能,提高地源热泵系统方案设计的准确性。本文建立了地埋管换热器的有限长线热源模型,分析了单个地埋管换热器的温度变化情况及单位长度换热量;通过CFD模拟分析了四个单U型地埋管换热器组合的传热特性,得到换热器及土壤的温度场分布,并研究了土壤的温度恢复特性。     

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。     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。