Monitoring actual performance of ground source heat pump system using GPRS-based data transmission: A case analysis in Tangshan

The energy efficiency monitoring is an essential precondition for ground source heat pump system’s controlling and energy saving operation. Based on the data monitoring applied in the school building, this work is focused on the parameters acquisition and operation analysis of the GSHP system in Tangshan. Results show the average COPs(coefficient of performance) are2.85 and 2.70 in summer and winter, respectively, and heat(cold) unbalance underground existed after whole year operation. The analysis of data also indicates that the direct borehole air-conditioning saved some power consumption obviously in the early stage of summer and energy saving of the GSHP system depended remarkably on its operation and management level. Besides the observation points of ground temperature are laid for a large-scale GSHP system, and the hydraulic balance of the pipes group needs to be concerned specially in safeguarding better reliability.     

衡水市第三系地热水供热系统梯级综合应用实例与分析

针对衡水市第三系地热水供热系统提出了一个有效的梯级综合应用技术方案,对运行模式进行了优化分析,并获得了最佳回灌模式.结果表明,经过优化设计,整个供热系统运转安全可靠,地热资源利用率提高了15%,回灌水温度可降至33℃,回灌率达到50.32%,可有效解决当前第三系地热资源普遍存在的综合利用程度低、尾水温度过高且直接排放等现象,带来显著的社会效益、经济效益以及环境效益.     

麦秸秆加筋石灰土的抗剪强度及剪切破坏形式

选取整体均匀布筋、上部均匀布筋和下部均匀布筋3种布筋位置,借助三轴压缩实验,研究布筋位置对麦秸秆加筋石灰土抗剪强度的影响及3种布筋位置加筋土的破坏形式.结果表明,布筋位置主要影响土的黏聚力,对内摩擦角的影响较小,适宜的麦秸秆布筋方式可有效提高土的黏聚力;石灰土呈脆性破坏,3种布筋位置的麦秸秆加筋石灰土的破坏均在未加筋区域产生,加筋部位土的变形较小;石灰土和麦秸秆加筋石灰土的破坏面倾角均符合Mohr-Coulomb破坏准则和SMP(spatial mobilization plane)破坏准则.借助麦秸秆的高抗拉性能、空间交织作用和筋土摩擦作用,可有效约束土的变形,提高土的强度.     

土壤高温储热条件下热湿迁移过程的实验研究

建立了土壤高温储热热湿迁移过程的实验装置,对不同储热温度和初始湿度下的土壤温度场、湿度场及地下换热量等动态特性进行了实验分析。实验结果表明:储热温度和初始湿度是影响土壤高温储热热湿迁移过程的重要因素。在高温储热条件下,温度场和湿度场之间具有十分强烈的关联性,且在靠近热源的地方易出现湿度峰值和温度峰值现象,湿度场的稳定时间整体上略滞后于温度场。在大尺度上,热湿迁移倾向于同时沿重力和径向方向进行,此效应对热湿迁移过程也具有较大的影响。     

土壤热响应特性的一种改进实验装置

建立了一种基于恒温法的土壤热响应特性实验的改进装置,可以进行排热和取热工况实验。给出了上述装置实验数据处理的方法和数学模型,比较了恒温法和恒热流法土壤热响应实验装置的优缺点。实际测试数据表明:改进后的土壤热响应实验装置在测试工况的稳定性、调节性以及稳定时间上具有一定优势,其测试结果可以为地源热泵系统优化设计提供直接的指导依据。     

地下水渗流条件下埋地换热器传热性能的实验研究

建立了根据地温分布确定地下水流动特性的简化数学模型。针对一个实际工程钻孔进行了地温分布测量,并测试了局部地下水渗流条件下埋地换热器的传热性能。结果表明,上述理论模型具有较好的预测精度。在该文实验条件下,地下水渗流对埋地换热器的传热性能具有明显的强化作用,埋地换热器的换热量平均提高11.35%。     

一种基于管群G函数的埋地换热器间距确定方法

建立了垂直U型埋地换热器管群G函数的理论计算模型,并基于Monte Carlo算法进行了数值求解.在此基础上,提出了一种直接确定埋地换热器间距的简化计算方法.该方法综合考虑了埋地换热器的长、短期换热性能,并可以推广至大规模管群布置条件.给出了上述方法的计算实例,并回归了一些典型U型埋地换热器结构布置条件下,管群G函数随无量纲运行时间的函数关系.     

回填材料对埋地换热器传热性能的影响研究

在天津地区开展了3种不同回填材料的埋地换热器换热特性实验研究,获得了地下换热量随管内流体平均温度的实测变化曲线,并对该3种回填材料下的实验结果进行了比较分析.实验结果表明,地下换热量与流体平均温度之间呈线性变化规律.随着回填材料导热系数的增加,可以显著减小钻孔内的导热热阻,这有利于改善粘土质土壤与埋管换热器之间的传热性能,提高地源热泵系统运行的稳定性.     

麦秸秆加筋土的合理布筋位置和抗剪强度模型

利用三轴压缩试验,研究上部均匀布筋、整体均匀布筋和下部均匀布筋3种布筋位置的麦秸秆加筋石灰土的应力应变和抗剪强度特性.同时,借助WU模型理论探讨麦秸秆加筋土的强度模型.结果表明:(1) 麦秸秆的3 种布筋位置均能提高石灰土的抗剪强度和抗变形能力;(2) 不同的布筋位置对加筋土的内摩擦角改变较小,对黏聚力的增长影响较大;(3) 下部均匀布筋加筋土的抗剪强度指标高于整体均匀布筋的和上部均匀布筋的,将麦秸秆置于下部土中有利于加筋作用的发挥;(4) 麦秸秆加筋土的强度模型显示,强度的提高与麦秸秆的分布方式有关.研究结果对认识天然纤维加筋土的强度增长和抗变形机制具有指导作用.     

土壤高温储热过程中的温/湿度峰值现象

建立了一维土壤高温热湿迁移实验装置,获得了温度场和湿度场的动态变化规律,提出了温度峰值比和湿度峰值比的概念。实验结果表明,土壤温度场和湿度场均呈现明显的峰值特征,尤其在热源附近处表现更为剧烈,最大温度峰值比和湿度峰值比均超过2.0。湿度峰值主要发生在初始饱和度为4%~18%的范围内,且温/湿度峰值现象的总体变化特征呈相反趋势,湿度峰值时间大于温度峰值时间。对于远离热源的地方,温/湿度峰值现象表现逐渐微弱,且出现时间相对滞后。结合光学显微分析表明,由温度梯度引起的土壤水分的蒸发-扩散-冷凝过程是温/湿度峰值现象的重要产生机制之一。