地热换热器的传热分析

本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解;导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。

中深层地埋管群的传热分析

在地源热泵和热储能的应用中,多个地埋管换热器通常构成一个集群。文章提出了一个中深层地埋管群的传热模型,考虑到不均匀的地层及地温梯度,同时摒弃了传统模型中孔壁温度和热流均匀的简化假设,并在数学上证明了叠加原理对该模型是有效的,因此可将中深层地埋管群的三维传热问题分解为多个单孔地埋管的二维传热问题。在此基础上,提出了一种用于模拟中深层地埋管群内传热的降维算法,该算法具有较高的精度,并使计算效率有数量级的提升。

地热换热器的传热分析

地热换热器是地源热泵系统的重要组成部分。本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解,并指出了Eckert的教科书中相关稳态解的错误;为确定地下水渗流对竖直埋管地热换热器的影响,导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。

波纹膨胀节的轴向力及其导向支座设计

波纹膨胀节是用于补偿管道的热膨胀及各种位移的新型补偿元件。本文结合轴向型膨胀节设计中遇到的问题,讨论了它的轴向力,并由此对美国标准推荐的确定导向支座间距的公式提出了修正意见。

埋管式地源热泵技术的研究及其推广应用

综述了近年来在竖直埋管式地源热泵技术方面的研究:改进和深化了现有的地热换热器传热模型,在国际上首次求得有关地热换热器传热的三个重要问题的解析解,并在此基础上开发了地热换热器设计和模拟计算软件“地热之星”;研制了测定深层岩土热物性的方法和仪器;开发了相关的施工技术、配件和设备;同时进行了埋管式地源热泵供热空调技术的工程应用和推广。实践表明,埋管式地源热泵系统是实现建筑供热和空调节能的有效和可行的技术。

膜式壁上稳态热流测量技术的误差分析

作者以求解导热反问题为基础测定固体壁面热流密度的新方法，进一步用数值模拟的方法从理论上讨论了导热系统本身的各种因素对此测试方法误差的影响，并对方法的实际应用提出了指导性意见。

地埋管钻孔回填材料与工艺

回填是地埋管换热器施工过程中的重要环节，是在钻孔完毕、下完U型管后，向钻孔中注入回填材料。它介于地埋管换热器的埋管与钻孔壁之间，用来增强埋管与周围岩土的换热，同时也起到密封钻孔的作用，防止地面水通过钻孔向地下渗透，以保护地下水不受地表污染物的污染，并防止地下各个含水层之间的交叉污染。

季节性蓄热的太阳能 地源热泵复合系统

根据近15年的能源规划．中国今后将大力发展风能、太阳能、地热、生物能等新能源和可再生能源．特别是随着2006年1月《可再生能源法》的正式颁布与实施．太阳能、地热能在建筑行业中的应用越来越受到人们的重视。太阳能与地源热泵结合的复合新能源系统是应国家节能减排和开发新能源大趋势的要求．结合太阳能、地源热泵系统各自优势而产生的一种新型的用于建筑供热空调的复合新能源系统。

基于线热源模型的地下岩土热物性测试方法

提出了一种用于竖直埋管与周围岩土的传热分析模型。该方法回避了其它模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管和下降管之间的距离以及埋管和回填材料的物性等参数的要求,从而可以消除上述参数测量带来的误差。在现场钻孔,埋设U型埋管,通过测量施加的加热功率、埋管中循环水流量、埋管出入口水温随时间变化,利用该模型并结合最优化估计方法,确定了某地源热泵空调系统工地地下岩土的热物性参数,检验证实了该方法的实用性和可靠性。

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。

高性能地埋管换热器钻孔回填材料的实验研究

通过实验研究了基于水泥、石英砂的回填材料各组分对材料导热系数、稠度、强度及膨胀率等的影响,优选出三种具有良好特性的水泥砂浆回填材料,其导热系数可达2.18～2.34W/(m·K)。通过对一个工程实例的模拟计算得出,与传统的膨润土回填材料相比,采用这些高性能回填材料能够减少地埋管换热器埋管长度29%～36%,可显著节省地埋管换热器的初投资和降低运行能耗。

地下水源热泵及其设计方法

文章介绍了地下水源热泵的优点,并提出了地下水源热泵地下水流量的设计方法及地下水的处理方法。

地表水源热泵系统的设计

介绍了地表水源热泵系统的2种形式及其特点;研究了湖水传热的方式,并给出了湖水换热器的设计方法,包括循环介质流量、换热器类型、换热器的长度、换热器管径的确定。

冷热负荷不平衡地区地热换热器设计及其运行对策

为提高冷热负荷不平衡地区使用地源热泵系统后地下温度场的均匀性,以36个钻孔组成的地埋管管群,冷热负荷比为2. 5∶1. 0,运行期20年为例,提出了3种外密内疏的分区优化埋管布置方式.仿真结果表明:地埋管中心区域布管数量相对稀疏,有利于减小温度场的温度梯度,提高温度场的均匀性,边界区域过余温度相比传统的均匀布管方式略有提高,能有效降低中心区域温度场的波峰现象,此外,土壤热扩散系数越小,采用中间布管稀疏、外围布管紧密的优化设计方案的效果愈加明显,验证了外密内疏管群优化布置方案的可行性.

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。

用于现场测量深层岩土导热系数的简化方法

为便于工程上实现应用现场测量确定实际介质的物性,采用一种简化的传热分析方法确定深层岩土导热系数。该方法不需要测量钻孔中埋管的具体位置、上升管和下降管之间的距离以及埋管和回填材料的特性等参数,可消除上述参数测量带来的误差。通过现场测量地下埋管回路的加热热流、回路循环水流量以及回路出入口水温度随时间的变化,利用简化分析和最优化估计方法,确定了某工地地下岩土的导热系数,检验证实了该方法的实用性和可靠性。

地下岩土热物性及地下水渗流速度确定

提出了可用于现场测量地下岩土的导热系数、容积比热容等热物性参数以及地下水渗流速度的方法.埋设在地下的地热换热器与周围岩土换热过程可以近似为无限大介质中移动线热源传热问题.该方法克服了其它模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管和下降管之间的距离以及埋管和回填材料的物性等参数的要求,相应消除上述参数测量带来的误差.通过测量地下埋管的加热功率、循环水流量、出入口水温随时间变化,确定了某地源热泵空调系统工程地下岩土的热物性参数及地下水渗流速度,检验证实了该方法的实用性和可靠性.

地源热泵地下环路的设计方法

介绍了地热换热器的形式 ,提出了竖直埋管地热换热器的设计方法及地下环路循环泵的选择方法。

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算

讨论了地源热泵地热换热器竖直U型埋管钻孔内的二维稳态传热模型。基于钻孔内的温度场的二维解析解 ,得出钻孔热阻表达式。分析了影响钻孔热阻的几个相关因素 ,通过与一维简化模型得到的钻孔热阻相比较 。