U形地埋管地源热泵系统动态性能数值模拟

地源热泵系统全年动态性能模拟对系统方案设计具有重要意义。基于一维非稳态传热数值模型,给出了U形地埋管地源热泵耦合模拟算法。根据建筑逐时负荷、地质情况以及热泵机组性能等条件,耦合模拟方法能够给出长期地温、水温以及系统能耗信息,为方案评估提供依据。与基于解析模型的模拟算法进行了交叉比较,表明数值模型计算准确,计算速度快,具有工程实用性。对某案例进行全年逐时分析,根据模拟结果对钻孔数目及钻孔间距的选择提出相应的建议。     

地源热泵地埋管周围土壤温度特性研究

针对地源热泵系统在夏热冬暖地区长期运行可能引起的地下温度场热量累积问题,提出地源热泵系统通过制冷、停机和制热3种工况的交替运行这一解决措施。采用有限长线热源模型,并利用迭加原理,对钻孔不同深度处、距离钻孔中心不同半径处及不同运行策略下U形埋管地下换热器周围温度场的变化进行研究。对指导地源热泵系统的工程运用具有实用价值。     

基于TRNSYS的地埋管换热器系统设计模拟分析

在TRNSYS系统上搭建了地埋管换热器模拟平台.以郑州某建筑为对象,设计了复合式地源热泵系统为该建筑的冷热源系统.根据建筑的动态负荷特性,模拟了以优先满足冬季热负荷要求的地埋管换热器系统的动态热特性,分析了在不同钻孔数量下的系统热特性,并确定了系统的钻孔数量.该模拟设计分析方法可为类似的地埋管换热器系统设计提供参考.     

空气与土壤复合源热泵在北方地区的匹配设计模拟分析

空气与土壤复合源热泵系统通过空气换热器实现了间接空气源热泵模式与补热模式,可补偿取、放热量的差值,解决土壤源热泵系统在我国北方地区长期运行产生的土壤热不平衡问题。为能够在保障供暖效果的前提下最大限度地降低地埋管数量,本文以我国5个北方城市的住宅为例,在TRNSYS平台上建立了空气与土壤复合源热泵系统的仿真模型,对地埋管和空气换热器的匹配设计进行了研究,并对减少地埋管数量后的复合源热泵系统的应用效果进行了模拟分析。结果表明:复合源热泵系统在哈尔滨、长春、沈阳、北京、济南的地埋管数量最大减少比例为29%~43%,每延米地埋管需对应匹配0.029~0.050 m²的空气换热器面积;减少地埋管数量后的复合源热泵系统在长期运行中可维持土壤温度稳定,其十年总费用节省率为12.6%~25.3%。     

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。     

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。     

地埋管地源热泵系统地温监测技术试验研究

地埋管地源热泵系统运行过程中换热器需要与土层进行热交换,长期大规模应用在一定程度上会改变地层温度场特征,进而影响热泵系统的运行效率。依托上海市某高校综合研究中心地埋管地源热泵工程开展试验研究,确定地埋管地源热泵系统地温监测点的布设原则及方法,地温监测数据的采集方式、采集频率等,准确完整地获得地源热泵系统运行3年地埋管换热区地温监测数据,并对地埋管地源热泵系统运行对地层温度场影响的程度及范围进行分析。     

地下水渗流对地埋管换热器换热的影响研究

为确定土壤源热泵中垂直单U型埋管方式下渗流对地埋管运行时周边土壤的温度波动及不同渗流速度对其换热的影响,采用整体求解法利用数值模拟软件参照大连某工程项目建立了地埋管三维非稳态传热模型,通过实验结果与模拟结果的对比验证其模型可靠性。对冬季有无渗流工况下运行的地埋管换热器进行数值模拟并将模拟结果进行比较分析。得出有渗流时地埋管换热产生的冷量不易集中在埋管侧,可解决土壤冷堆积问题并提高了埋管换热器换热效率的结论。冬季单位井深换热量增加33.4%,换热效率提高32.5%,有效减少系统初投资。     

基于内外场合算的垂直埋管换热器传热模型

该文建立了垂直地埋管换热器传热理论模型,该模型能考虑钻孔内比热容和地埋管内循环液体沿竖直方向的对流换热。基于该理论模型编制了相应的计算软件,分析了竖直地埋管换热器钻孔内材料参数对其换热效率的影响。计算结果表明:当钻孔内回填料的导热系数较大、U形管两臂较近时,两臂之间会发生明显的热短路现象;U形管两臂间距越大,换热效率越高;U形管管径越大,换热效率越高;回填料的比热容对地埋管的换热效率在短期内有一定影响,当地埋管地源热泵系统长期运行时,回填料比热容的影响可以忽略;钻孔内回填料的导热系数对地埋管的换热效率有较大影响,当其小于岩土层导热系数时,地埋管的换热效率会随回填料导热系数的增大而较快提高;但当其大于岩土层导热系数时,由于两臂间的热短路增强,地埋管的换热效率随回填料导热系数的增加而趋于平缓。     

地埋管地源热泵空调冷热源系统的自控设计及应用

地埋管地源热泵空调系统是一个系统工程,地埋管换热器的顺利实施为系统安全运行提供了保障,而自控系统的设计及应用对于整个地源热泵系统能否实现节能高效、无人值守运行起着至关重要的作用。以某办公楼地源热泵系统工程为例,进行了地埋管地源热泵冷热源系统的自控设计及应用分析,通过设置合理的自控系统架构,以POL可编程控制器为基础,确保整个自控系统的安全、高效、经济、可靠运行。同时,对系统中各自控策略进行了阐述,通过一系列自控策略的实施,使得整个地源热泵系统能效始终处于最优化配置运行状态,实现系统的节能高效运行。