基于热平衡原理的地埋管地源热泵系统开发利用规划评价

为了保障海门地区地埋管地源热泵系统的可持续开发利用,科学合理设计地埋管地源热泵系统布置方案,准确评价系统的浅层地热能可采资源量,根据研究区水文地质和浅层地热地质条件,基于热平衡原理,建立了海门地区地埋管地源热泵系统水-热三维耦合数值模型,预测分析了未来地源热泵系统运行期间不同布置方案下浅层土体温度场的动态变化规律。通过对比分析,针对出现的热堆积问题,确定了克服土体热堆积的地埋管优化布置方案,评价了研究区地埋管地源热泵系统的浅层地热能可采资源量。结果表明,海门地区地埋管地源热泵系统开发可分为6个区,各区地埋管间距在29~39m,能够保证未来运行10a内土体温度升幅不超过0.5℃,地热能可持续开采。在此方案下,研究区地埋管地源热泵系统可采资源潜力夏季为3.851157×10^(4)m^(2)/km^(2),冬季为7.586812×10^(4)m^(2)/km^(2)。

防护工程复合埋管式热泵系统性能分析

防护工程内信息化设备散热量大,余热会导致工程内部温度升高、设备失效甚至瘫痪。结合垂直埋管运行高效和水平埋管成本低廉的优势,采用复合埋管式地源热泵系统处理工程内余热以及口部潮湿问题,计算工程内通信机房和办公大厅的全年逐时负荷;利用TRNSYS仿真软件构建复合埋管式与垂直埋管式热泵系统模型,比较复合埋管式热泵系统与传统的垂直埋管式热泵系统的热性能、经济效益及防潮效果。结果表明,在工程口部设定水平地埋管可有效降低口部空气相对湿度,起到防潮防湿的作用;在复合埋管式热泵系统总性能系数(coefficient of performance,COP)更高的前提下,复合埋管式热泵系统的总成本较垂直埋管式热泵系统降低了21.8%。

临沂市罗庄区浅层地热能资源研究与评价——以地埋管地源热泵系统为例

本研究旨在评估临沂市罗庄区浅层地热能资源量和开发利用潜力。在分析临沂市罗庄区区域地质、地热地质等基础资料的基础上,结合岩土体样品测试和现场热响应试验,采用指标法和层次分析法对临沂市罗庄区进行地埋管地源热泵系统进行适宜性区划并进行了潜力计算。结果表明:罗庄区内浅层地热能开发利用适宜性中等区面积68.97 km^(2),占97.17%;适宜区内,0~120 m浅层地热能储存量1.882×10^(13)kJ/℃。研究区采取地埋管地源热泵方式开采浅层地热能,冬季可供取暖面积2.56×10^(7)m^(2),夏季供可制冷面积1.56×10^(7)m^(2)。

某中深层地埋管地源热泵系统测试与分析

中深层地热“取热不取水”技术是中深层地埋管地源热泵系统的核心,是影响整个系统设计与性能的主要因素。为了更全面地认识中深层地埋管地源热泵系统性能,本文对位于陕西省某矿区的孔深为3183 m的中深层地埋管地源热泵系统进行了测试,测试参数包括地下岩土层初始平均温度、地热井取热能力、热泵系统运行工况参数及系统冬季性能系数,获得了部分数据,并对结果进行了分析。通过分析可知,该地热井井底初始温度为107℃,不同深度地下温度的平均温度约70℃;单位管长换热量为217.4 W/m,在供水温度为70℃,采用散热片为末端,供暖部分负荷率约为25%时,系统性能系数为1.99。本文研究可为中深层地埋管地源热泵系统设计及运行提供参考。

某三星级绿色医院地埋管地源热泵空调系统设计及初期运行分析

对某三星级绿色医院地埋管地源热泵空调系统的设计方案进行了介绍,包括负荷计算、岩土热响应测试等,并对系统投入使用后调适运行一年内的运行数据,包括地源侧、负荷侧水温和地源热泵系统能耗进行了分析,指出了该系统设计及运行过程中存在的问题。

寒冷地区埋管式地源热泵系统热平衡分析

以黄土高原寒冷地区埋管式地源热泵系统工程为平台，进行了为期两年的供热、恢复、供冷长期试验。在间歇制冷工况下，对换热井内岩土体的温度响应进行了研究。研究结果显示，开机30h后，岩土体温度趋于稳定，温度波动幅度为0．18-0．38℃；停机82h后，岩土体温度基本恢复稳定，温度下降范围仅为O．06～0．19℃。通过对工程岩土体热平衡分析发现，单纯地以全年累计冷热负荷的差异来判断岩土体的热平衡是值得商榷的。建议从全年累计冷热负荷平衡和岩土体的温度响应特性两个角度进行综合分析，进而确定埋管式地源热泵的适用性，以保证埋管式地源热泵系统长期稳定可靠地运行。试验结果可为黄土高原寒冷地区埋管式地源热泵系统的推广应用提供参考。

地源热泵系统地下埋管换热器设计(1)

分析讨论了地下埋管换热器设计中岩土热物性参数的确定,垂直竖井的回填材料、 岩土冻结对埋管换热器的影响,埋管形式及埋管深度的选择。

太阳能-土壤源热泵耦合系统及其地埋管系统

建立了太阳能-土壤源热泵耦合型热水系统实验平台,研究了在秋冬季不同运行条件下该系统的运行特性,分析了地下埋管系统中钻孔回填材料、U型管工作模式、套管内循环液流动模式、套管外管与内管的导热系数比等对系统制热效果的影响。研究表明,太阳能土壤源热泵系统在国内亚热带地区可以获得良好的应用,并给出了埋地换热器的合理形式。

埋管式地源热泵系统在推广过程中应注意的问题及措施

地源热泵是一个系统工程,涉及多个专业,技术集成水平要求较高,在其应用发展中也暴露出一些技术、设计、施工和运行中许多不可预见的问题,影响了地源热泵作为一种新能源的推广。

埋管式土壤源热泵技术在辐射空调系统中的应用

通过对埋管式土壤源热泵及辐射空调系统介绍,结合热泵系统投资回收期和全费用周期计算结果,进行土壤源热泵系统作为辐射空调系统冷热源可行性分析研究,将土壤源热泵系统作为辐射空调系统冷热热源进行推广应用。

竖直埋管地源热泵系统研究进展

介绍了竖直埋管地源热泵的国内外研究情况。理论研究主要是针对地埋管换热器进行模拟,准三维模型已经被广泛接受;实验研究相比理论研究要少一些,但也得出了一些指导性的结论;系统耦合利用和技术经济性的研究也有进展。目前我国的地源热泵应用处于起步阶段,但发展迅速,随着政府及群众的重视,这项技术将有广阔的发展空间。

土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究

对土壤源热泵系统埋地换热器的影响因素进行研究,分析三种获得土壤热物性参数的方法,得到利用现场测试法较精确。搭建实验台对埋地换热器传热量进行测试,发现室内负荷和埋管循环水流量对埋地管与土壤的换热量影响较大,利用圆柱源传热模型进行模拟验证,模拟结果与实验结果吻合较好。

U型埋管地源热泵系统实验研究

结合一地源热泵示范工程,建立了垂直竖井与地基桩单 U 型管埋地换热器联合使用的地源热泵系统的综合性能实验装置。通过对全年运行测试数据的分析,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸(排)热量、制热(冷)量及循环性能,为地源热泵的工程设计提供了参考。

基于热平衡的复合式地埋管地源热泵系统运行策略

建立了冷却塔辅助地埋管地源热泵系统的仿真模型,分析了复合式系统不同设计方案的运行策略。结果表明:对于既有地埋管地源热泵系统,若已按夏季最大释热量设计地埋管长度,则可按热平衡需求选择冷却塔;对于新建复合式系统,可按冬季热负荷设计地埋管,按冷热负荷之差来选择冷却塔,当热泵机组进口水温超过26℃时开启辅助冷却塔;此外,采用热泵机组承担全部冬季热负荷和部分夏季冷负荷,而冷水机组+冷却塔作为夏季补充的方案也可以取得较优的运行效果。

珠三角地区地埋管地源热泵热水系统运行特性实验研究

在现有的U形地埋管地源热泵热水系统的基础上搭建了实验平台,研究了该地区不同运行工况下地埋管地源热泵的启动运行特性、制热性能系数COP、地埋管内循环水温度恢复规律、单位井深换热量及地埋管换热器的热影响半径。结果显示,该地区地埋管地源热泵供热工况下从启动到进入稳定换热的时间为6～9h,连续和间歇运行工况下COP的平均值分别为3.47和3.56,间歇运行工况下两个实验井的单位井深换热量比连续运行工况分别提高了6.6%和9.4%,两种U形地埋管换热器在48h内的热影响半径均在0.5～1.0m之间。

埋管设计对寒冷地区地埋管地源热泵系统性能的影响

基于动态系统仿真软件TRNSYS开发了地埋管地源热泵系统性能预测软件。以山西省贺职地区一个铁路站房的地埋管地源热泵系统为例,利用该软件计算分析了埋管间距和埋管深度对地埋管地源热泵系统长期运行性能的影响。结果表明:不采用补热措施时,地埋管地源热泵系统在寒冷地区长期运行将导致土壤温度持续降低且无法自主恢复,热泵机组的制热量和COP持续降低,室温不保证时间逐渐增加。增大埋管间距和埋管深度可延缓土壤平均温度和系统供热性能的下降,但不能遏止地埋管地源热泵系统性能的衰减。

地埋管地源热泵热水供应系统运行性能的影响因素

建立了地埋管地源热泵热水供应系统实验平台,研究了环境温度、间歇/连续运行工况、管内循环液流速等对地埋管换热器换热能力的影响,并研究了地埋管换热器周围土壤温度场的变化。结果表明,地埋管地源热泵热水供应系统基本不受环境温度的影响;采用间歇运行,有利于提高地埋管换热器的换热能力;地埋管换热器平均单位井深换热量随管内循环液流速的增大而增大,但当流速增大到一定程度时,其增幅趋于平缓。

太阳能辅助地埋管地源热泵复合系统过渡季运行模式

对比了太阳能辅助地埋管地源热泵复合系统在过渡季利用太阳能进行土壤蓄热时,定时蓄热与随时蓄热2种运行模式下蓄热子系统的热利用效率。给出了复合系统过渡季2种模式下蓄热子系统主要设备参数的确定方法。在TRNSYS平台搭建了蓄热子系统仿真模型,模拟了不同太阳能集热器面积下系统的蓄热情况。根据模拟结果对2种蓄热运行模式下子系统的蓄热效率进行了评价。

上海某办公楼地埋管地源热泵系统夏季运行性能分析

通过对上海市某办公楼地埋管地源热泵系统夏季工况的持续监测,研究了该系统的夏季运行特性。结果表明:夏季工况时,该系统在40%负荷率运行时间最长,约占整个夏季工况的22.8%;机组性能系数为3.2~8.4,系统性能系数为0.9~5.2;机组性能系数水平为6(即5.5~6.5)的时间最长,约占整个夏季工况的55.6%;系统能效比水平为4(即3.5~4.5)的时间最长,约占53.4%。此外,通过对监测数据的分析与数学计算得到了描述夏季工况机组性能系数的多元非线性回归模型,相关系数平方值R^2为0.883,该模型可用于同类型地埋管地源热泵系统的性能系数预测。基于回归模型,分析了按照建筑负荷需求设置用户侧出水温度,能较大程度降低机组的耗电量,为地埋管地源热泵系统的设计和运行提供参考。

上海浦东游泳馆地埋管地源热泵系统冬季运行工况测试

测试了该系统2010—2011年冬季的运行参数,包括机组性能系数、土壤温度、机组进出口水温和地埋管换热量。分析了加热游泳池池水采用地源热泵系统时相对于燃气锅炉的节能性和经济性。测试结果表明上海地区的游泳馆采用地埋管地源热泵系统冬季节能效果显著。