U型管桩埋换热器稳态传热模拟研究

采用能量平衡的方法建立了土壤层内U型管桩埋换热器稳态传热模型,并以天津市一地源热泵实际工程为背景,模拟计算了管脚热影响因子、土壤导热系数等对U型管桩埋换热器的传热特性的影响。

桩埋螺旋管式地热换热器的传热模型

针对现有桩埋管地热换热器构造形式的不足,提出了桩埋螺旋管式地热换热器。在分析竖直钻孔埋管地热换热器传热模型的基础上,提出了适合桩埋螺旋管式地热换热器的实心圆柱面热源模型,并用格林函数法求得了该模型的两个一维解析解表达式。计算分析表明:新的实心圆柱面模型不仅适用于桩埋螺旋管换热器的传热分析,在应用于竖直钻孔埋管地热换热器的短时间传热分析时,也优于传统的线热源模型和空心圆柱面模型。

灌注桩基埋管换热性能测试与对比分析

以江苏省昆山市地源热泵桩基一体化工程为研究对象,通过传统地埋管换热器与能量桩桩埋管换热器的换热试验对比,分别对传统并联双U垂直地埋管、并联双U灌注桩基埋管和并联双螺旋灌注桩基埋管等形式的换热器进行换热性能测试,得出3种埋管形式的平均换热量、单位管长平均换热量和单位埋管深平均换热量等因素的比对结果,并通过数据得出并联双U灌装桩基埋管换热器和并联双螺旋灌装桩基埋管换热器的每延米换热量分别是传统地埋管换热器的近2.5倍和5倍。

桩基并联双螺旋型埋管换热器传热特性的数值仿真

摸清桩基并联双螺旋型埋管换热器的传热特性是进行合理设计、确保其高效运行的前提。建立了包含回水立管在内的桩基并联双螺旋型埋管换热器三维动态传热的仿真模型,利用其对现场实验的仿真复现及实心圆柱源热源模型解析解的对比验证了模拟结果的正确性。对桩身和土壤温度的模拟结果进行了分析,给出了沿管程、桩基内部以及周围土壤的温度分布。对连续和3种间歇运行模式下桩基并联双螺旋型埋管换热器的运行情况进行了仿真,揭示了其出口水温和单位管长放热量等性能参数的动态变化规律以及桩壁和周围土壤温度沿桩深和桩径方向的分布特征,提出了桩壁温度恢复百分比指标,定量评价了其在间歇运行模式下的温度恢复程度。表明了运停比越小,桩壁温度恢复程度越显著,但随着间歇运行周期的增加,每一间歇期的温度恢复程度呈现下降趋势。

基于混合热源模型的桩基螺旋埋管换热器的温度场分析

采用数学方法对桩基螺旋埋管换热器的温度场进行了研究。利用叠加原理,建立了基于混合热源模型的桩基螺旋埋管换热器的温度分布解析解。对混合热源模型与纯有限长螺旋线热源模型在桩基典型方向的温度分布进行了比较。结果表明,两种模型在考虑回水立管的水平径向上的温度响应差距最大。初始无量纲温度差值达到0.31,相对误差为41%。随着Fo的增大,绝对误差逐渐增大,相对误差逐渐减小。稳定时,绝对误差达到0.35,相对误差达到11%。在实际桩基埋管换热器的设计计算时,要考虑回水立管带来的热作用影响。

贵阳市城乡规划展览馆地埋管地源热泵系统设计

针对地埋管地源热泵系统在无足够占地面积且地质条件较差、钻孔成本高的条件下,提出了一种节地、省投资的特殊埋管方式。介绍了贵阳市城乡规划展览馆项目中该埋管方式的特点、接管方式及布置情况。同时提出对于冬季从土壤取热量大于夏季释热量的地区,可采用太阳能蓄热向土壤补充热量来达到热平衡的方法。

桩基螺旋地埋管换热器模型与换热性能研究

以线热源理论为基础,结合格林函数法中的持续热源法,建立了桩基螺旋地埋管换热器准三维模型,采用Matlab程序对模型进行编程计算。在设定条件下,分析了土壤热导率、土壤初始温度、螺旋地埋管螺距、桩基半径、管内流体流速对桩基螺旋地埋管换热器换热性能的影响。

桩基地埋管对土壤温度的影响及换热性能研究

结合实际工程,采用实验方法研究桩基螺旋地埋管换热器运行阶段周围土壤温度的变化,以及换热性能的影响因素。运行期间,深度越大土壤温度越高,随着换热时间的延长,接近地面的土壤温度增速明显高于深度更大的土壤。与单组螺旋地埋管运行相比,三组螺旋地埋管运行对土壤温升作用明显。对于单组螺旋地埋管换热器的运行工况,流速从0.6 m/s增至0.8 m/s时,单位孔深换热量仅增加3.8%。对于三组螺旋地埋管运行工况,在加热功率相同的条件下,水流量为1.71 m^3/h时的单位孔深换热量与流量为2.1 m^3/h时相差不大,建议采用小流量大温差运行。

桩基地埋管换热性能影响因素数值模拟与分析

将武汉地区某测试桩基地埋管(采用双U形管)换热器作为研究对象,采用多物理场求解软件COMSOL Multiphysics建立桩基地埋管换热器的三维数值模型。结合现场测试得到的循环水出水温度对模拟结果进行验证,结果表明,模拟结果与实测结果的相对误差在允许范围内,证明数值模型具有较好的可靠性。小流速条件下,桩基深度对单位深度桩基换热量的影响明显,随着流速增大桩基深度的影响逐渐减弱;达到一定流速后,单位深度桩基换热量的变化率很小。对于实际工程,应选取适宜的桩基深度、流体流速。

螺旋埋管地热换热器的线圈热源模型及其解析解

在建筑物既有的桩基础中埋设PE管作为地源热泵系统的地热换热器,可降低系统的占地面积和初投资,正成为地源热泵研究和应用的新热点。以桩基埋管地源热泵系统的工程应用为背景,对螺旋埋管地热换热器的非稳态传热模型进行了分析讨论,提出了考虑螺旋埋管在深度方向温度分布和节距影响的线圈热源模型。采用格林函数法和虚拟热源法,分别求得无限长和有限长线圈热源模型的非稳态温度场的解析解表达式。以这些解析解为基础分析了模型中各参数对螺旋埋管换热器换热性能的影响。

南京某办公综合楼地源热泵+蓄能空调系统的设计研究

工程桩桩基埋管的地源热泵及蓄能空调2种空调形式相结合将会产生显著的社会效益和经济效益,本文介绍了南京某办公综合楼地源热泵+蓄能空调系统的设计研究,并与常规冷热源空调系统进行了社会效益和经济效益的比较。