基于土壤分层的双U型地埋管出口温度及土壤温度场研究

目的 探究在土壤分层和地下水渗流条件下地埋管的出口温度以及传热规律。方法 基于多孔介质理论建立分层岩土体瞬态三维模型,分析土壤的初始温度、地下水渗流、回填材料种类对地埋管出口温度及土壤温度场的影响。结果 土壤初始温度为290.15 K时,热泵运行30 d后地埋管的出口温度最高,达到280.43 K;三种常用的回填材料中沙土的换热效果最好,黏土作为回填材料时,地埋管附近出现明显的冷量堆积;地下水渗流速度达到200 m/a时,地埋管出口温度为280.85 K,相较于不存在地下水渗流时的出口温度增加了0.51 K。结论 土壤初始温度、地下水渗流速度均与地埋管出口温度呈正相关;土壤温度场的变化在一定程度上取决于回填材料的种类及热物性;地下水渗流的存在能够消除土壤冷量的堆积,在地埋管敷设时应适当增加沿着渗流方向管间距离。

基于水蓄热的热源厂蒸汽调峰技术

基于工业供汽负荷波动大、昼夜偏差显著的现状,将水蓄热技术与热源厂热力生产工艺相结合,提出采用蒸汽-除盐冷水的间接换热技术、环氧富锌漆防腐技术和硬质聚氨酯发泡保温技术,并对形状、容积和高径比等罐体结构优化设计,旨在开发一种适用于工业供热的蒸汽调峰技术。实践应用表明,基于水蓄热的热源厂蒸汽调峰技术具有稳定高效、简单易操和投资收益显著等优点。本技术还可应用于燃煤机组实现深度调峰、消纳新能源发电等场景,具有重要的现实意义。

蓄/取热工况套管式地埋管换热器换热特性试验研究

为研究竖直套管式地埋管的非稳态传热特性,通过搭建竖直套管式地埋管传热特性砂箱试验台,对竖直套管式地埋管进行了试验研究,分析了蓄热工况和取热工况下不同运行模式对竖直套管式地埋管以及其周围土壤传热特性的影响,获得了竖直套管式地埋管流体的进出口水温、周围土壤温度、单位井深换热量以及平均传热系数的变化规律。试验研究结果表明:蓄热工况下在间歇运行模式分别为1∶1与1∶2情况下,启停比越小,地埋管周围土壤温度波动范围越大;取热工况下,距离地埋管径向距离越远的土壤温度受启停比时间的影响较小;间歇运行模式下的单位井深换热量比连续运行模式下单位井深换热量高,运行72 h时启停比1∶1模式下单位井深换热量比连续模式下单位井深换热量高157.98 W/m。可见间歇运行模式有利于土壤恢复,实际工程中可根据建筑要求合理选择间歇运行。

太阳能、生物质能双能互补供热技术与应用分析

随着不可再生资源不断消耗,煤炭价格不断上涨,燃气供应不到偏远乡村、农村采暖供热成本不断增加等问题日益显现。文章研究了太阳能、生物质能应用技术,探索新型供暖产品,为广大农村提供可持续应用的高品位清洁热源,重点推出太阳能、生物质能复合供暖技术,以实现CO_(2)减排和降低采暖成本,使广大农村充分发挥减碳和汇碳能力,以保障能源安全。

响应面法分析储热介质物性参数的交互作用对钻孔群储热效能的影响

为研究岩土和土壤的物性参数对钻孔群储热效率的影响,使用数值模拟方法得到土壤导热系数、土壤比热、土壤密度、回填材料导热系数、回填材料比热5个参数在不同水平时,系统向岩土输入的热量、从岩土回收的热量以及热回收效率的具体数据,并采用响应面法分析两因素的交互影响。结果显示,土壤和回填材料的导热系数对钻孔群储热效能影响明显。选取地质条件适宜的地点,同时提高回填材料的导热系数,将其控制在2~3 W/(m·K)范围内,有利于提高系统的储热效能。

中深层地源热泵系统研究进展

地热能作为可再生能源,具有能源分布范围广、运行稳定等优势。地热能供暖系统的应用离不开热泵技术。中深层地源热泵系统能够克服浅层地源热泵土壤热失衡问题,且具有出水温度高、能效高等优点。通过综述中深层地源热泵系统的研究现状,分析目前中深层地源热泵在研究和应用中的不足,并指出中深层地源热泵未来的研究方向。

太阳能辅助供暖的地源热泵经济性分析

在冬季土壤温度较低,而且以热负荷为主的北方地区,若完全采用地源热泵来供暖,则地热换热器和机组的初投资均比较高,连续运行的效率也较低,因此,可利用太阳能集热器作为辅助能源。白天完全依靠地源热泵供暖,夜间利用太阳能集热器蓄存的热量,使地热换热器与太阳能集热器串联运行。通过分析比较,该方案比完全用地源热泵供暖更经济。

太阳能热泵供热系统的实验研究

开发新能源和节能是寻求能源出路的两大重要途径 ,太阳能热泵供热系统以其显著的节能性和环保性具有广阔的发展前景。该文简单介绍了太阳能热泵供热系统实验台及实验台测试系统的建设 ,着重介绍了太阳能热泵冬季供暖工况的实验研究 ,考察了系统的整体供热性能及主要设备的工作性能。根据实验研究的结果 。

城市污水冷热源应用技术发展状况研究

基于阻塞与污染问题、流动与换热问题,探讨了城市污水的应用特点及其技术关键。从发展历程、应用技术与规模,综述了国内外的应用与研究及关键设备、抗腐材质的应用研究概况,分析了其存在的缺陷。针对当前的技术状况与存在的问题,指出了目前的发展趋势与应用研究方向。

地源热泵冬季供暖测试及传热模型

概述了国外地源热泵的发展情况，报告了在所建设的１５ ｋ Ｗ 浅埋竖管换热器地源热泵试验装置上做的冬季供暖效果测试，建立了地下浅埋套管式换热器的传热模型。

重庆市发展长江水源热泵的水源概况分析

为了解重庆段长江水作为热泵冷热源的概况，对重庆段长江水温的横断面变化和时间变化进行了实测分析，并对江水的水质和水位变化进行了分析，得到长江水温在整个横断面基本恒定，而江水的夏季月平均温度在22～25℃，冬季月平均温度在11～16℃，水温日变化幅度不超过0．5℃。是一种具有良好品质的稳定的冷热源。而长江水作为水源热泵的冷热源，主要解决的水质问题是泥沙和悬浮物，在三峡库区形成后水位变化可达到30m，因此取水方式可考虑采用浮船取水方式。

地源热泵系统辅助散热设备及其经济性能

地源热泵系统由于增加了地热换热器而使系统的投资增加,随着系统连续运行时间的增加,系统效率也随之下降。对以冷负荷为主的地区,当冷热负荷的比率超过2时,采用辅助散热设备后,系统的效率提高,同时系统的总投资也减少。当地热换热器出口水温超过当地土壤温度20℃时,可启动辅助散热设备运行。

城市原生污水与其他冷热源的比较研究

以黑龙江地区实际工况为例,以城市污水为重点,对几种冷热源形式的初投资、运行费作了调查与计算分析,对不同冷热源形式的一次能耗进行了对比,预测了几种冷热源形式的应用前景,认为城市污水源热泵应用前景广阔。

竖直U型埋管地下换热器的传热模型

以钻孔壁为界,将所研究的传热区域划分为土壤部分和钻孔内两部分。对于钻孔外土壤部分的传热过程,采用线热源理论建立非稳态模型进行分析讨论;在钻孔内,对一维模型和二维模型进行了对比,从而得出增强地下换热器换热的措施。

城市原生污水热能采集工艺设计应用实例

以哈尔滨市一商城城市原生污水源热泵空调工程为例,介绍了壳管式热能采集工艺设计及系统运行情况,采用该工艺可以实现在水质恶劣情况下无堵塞换热。分析了使用该工艺城市原生污水源热泵系统运行的可靠性与运行效果的经济性。

随环境变化的土壤热波动特性研究

根据周期性变化的环境温度和土壤半无限大平壁假设,建立了土壤导热数学模型,并采用PHOENICS3.6软件求解,得出了不同温度波对土壤导热区域的影响。研究了不同频率、振幅的热波及不同物性参数的土壤对不同深度处热波响应特性的影响。指出该研究方法可以应用于冷热油交替输送管道的非稳态温度场研究。

热泵间歇制热及土壤热响应特性的研究

研究了广东地区地源热泵机组间歇式运行模式下埋地管换热器的换热能力及土壤热响应特性。土壤源热泵系统的单U、双U埋地管换热器深30m,在连续运行工况下,系统运行12h后土壤温度变化很小,单U和双U井的土壤平均温度分别下降5.16℃和6.30℃,系统停机后自然恢复到初始温度需要长达75h。分别取开停时间比3h:5h和4h:5h进行实验,并比较了间歇和连续两种工况下地埋管换热能力的大小,发现间歇工况下单U井的换热能力可分别提高8.3%和7.6%,双U井可分别提高10.2%和3.1%。

江水源热泵尾水排放方式优选试验研究

为研究江水源热泵尾水在不同排放方式下对江河水域温升的影响,利用数字式温度传感器构建实时温度传感器网络,针对江水源热泵尾水淹没式、表面式和射流式3种排水方式及其在12种出流方式下江河水域的温升情况进行了模拟试验研究。对各种排放方式下的温升均值、温升方差、最高温升值、超温升均值点数等指标项采用加权平均法计算优选值,并结合三维温升图对试验结果进行了分析。结果表明,从整体上看射流式排放方式优于表面式和淹没式排放方式,双口出流方式优于单口出流方式,其中对河道水域温升影响最小的排放方式为表面式排水顺流双口出流方式。

江水源热泵系统尾水排放试验模型的数值模拟

为研究江水源热泵系统尾水排放在江河水域中的温度扩散规律,通过建立流体控制方程,采用Fluent软件的有限体积法,对江水源热泵系统尾水排放物理试验模型的温度进行数值模拟。结果表明:尾水排放对排放口下游近水域的上层水体产生一定影响,对中层水体的影响较小,对下层水体基本没影响;从排放口到河道下游,水温逐渐降低且趋势较为缓慢;沿河道水深方向引起的水温变化较小,且受影响程度逐层递减。物理试验模型温度实测数据与数值模拟结果的误差分析表明:实测温度与数值模拟计算值的吻合性较好,相对误差在1.73%以内。

竖直埋管换热器热响应半径计算方法

随着能源压力的日益增大,世界各国都十分重视可再生能源的利用与开发,地源热泵技术作为一种清洁、高效的可再生能源,近年得到了较快的发展。该文利用无限长线热源传热计算模型,讨论了介质内过余温度场的分布特性。结果表明:介质内温度响应在孔壁处最大,随离孔壁距离的增加呈指数衰减,随时间的增加而增大;热传播区域随时间的增加而增大,随介质的热扩散系数的增加而增大。针对工程中群埋管换热器情况,利用叠加原理计算群埋管的孔壁温度,定义换热器的热响应半径为其他钻孔引起的过余温度影响系数≤5%时相邻钻孔中心线之间的垂直距离。在大量计算分析基础上,提出了竖直埋管换热器热响应半径计算方法。计算结果表明该文方法具有较好的计算精度,竖直埋管换热器的热响应半径随岩土热扩散系数增大而增大,随持续运行时间增加而增大,随钻孔排数增加而增大,随着钻孔孔径增大而增大;钻孔布置方式不同对钻孔热响应半径的影响较明显,相同布置方式下钻孔直径对其热响应半径的影响较小。针对工程中常见的115和135 mm 2种孔径,绘制了不同岩土介质下钻孔单排、双排和三排以上布置时热响应半径-运行时间的关系曲线。工程算例表明该文方法简单方便,为工程设计提供了便利。