地铁车站围护结构耦合式单U埋管系统换热研究

文章以地铁车站围护结构耦合式单U埋管系统为研究对象,建立车站连续墙、底板和顶板等部位的埋管换热模型。研究发现:车站连续墙、底板的埋管延米换热量均在40~50W/m范围内,顶板的埋管延米换热量约为10W/m;进水温度越高、原始地温越低,则埋管延米换热量越大;埋管循环水流速越大,出水温度越高;随着埋管间距的增加,埋管延米换热量呈现先增加后保持稳定状态。

竖直U形地埋管换热器热短路现象及换热性能研究

针对影响地埋管换热器热短路现象及换热性能的主要因素（回填材料导热系数和热泵运行方式），建立了U形地埋管换热器的三维非稳态数值模型，通过热响应实验验证了该模型。采用FLUENT软件进行模拟分析，得到不同导热系数土壤条件下地埋管换热器的热短路损失系数和每延米换热量随回填材料导热系数的变化规律，推荐采用导热系数比周围土壤稍大的回填材料。对比了地源热泵连续与间歇两种运行方式，得出当回填材料导热系数小于或等于周围土壤导热系数时，间歇运行对热短路现象基本无影响；当回填材料导热系数大于周围土壤导热系数时，间歇运行可使热短路损失系数降低51．6％～74．5％，每延米换热量提高32．6％～34．0％。

地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究

以地源热泵垂直埋管换热器为研究对象,建立地源热泵垂直埋管换热器的三维数值模型,通过实验对数值模型进行验证。利用已建的数值模型分析了埋管内水流流速,水温以及钻孔内不同埋管和回填材料对地埋管换热器性能的影响。研究结果表明:地埋管换热器的单位延米换热量随着回填材料导热系数,管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大;埋管管壁的平均温度随着管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大,但随着回填材料导热系数的增加而减小。

同轴套管深埋管换热器延米换热量变化规律的研究

基于青岛某埋深2 605 m的同轴套管深埋管换热系统,建立了耦合管内外换热的全尺寸模型,应用Fluent软件进行了一个供暖季的埋管取热仿真模拟,研究深埋管换热器延米换热量变化规律。得出以下结论:埋管位置越深延米换热量越大;同一埋管在不同取热量下,与整根埋管平均延米换热量数值相同的延米换热量的对应位置大致处于同一深度,且该处以上埋深和以下埋深的延米换热量随运行时间的变化规律相反;埋管取热量按一定比值增大,对应埋管各深处的延米换热量也随之按该比例增加。该研究成果可为深埋管技术的研究及应用提供帮助。

中深层地埋管换热器变延米传热模型研究

中深层地埋管换热器热泵供热技术已逐渐成为我国双碳目标下北方清洁供热可选方案之一,建立中深层地埋管换热器解析解传热模型是推广及应用这一技术的关键。文章基于无限长线热源模型,针对中深层地埋管外岩土的传热过程提出了改进的瞬时热阻;取消了孔壁温度均匀的假设,建立了由钻孔内循环液至远端岩土的整个传热过程的传热一体化模型;利用温度叠加原理及拉普拉斯变换法获得了变延米换热量条件下流体温度解析解。通过对比验证发现模型具有较高的精度,并基于该模型,分析了钻孔深度、地温梯度、岩土导热系数以及循环液流量对地埋管换热器最大换热功率以及出口水温的影响。