地埋管换热器运行对土壤“热堆积”问题的分析与探究

解决“热堆积”问题是提升地源热泵性能和降低碳排放的关键,提出了3种解决方式。第一种是在U形管两中心处、回水管保温处添加一定深度和厚度的隔热板,分析钻孔间距、埋管深度等因素对热短路现象的影响;第二种是通过间歇运行的方式改善土壤热不平衡问题;第三种是构建复合土壤源热泵系统,增加冷却塔散热系统,降低土壤的热平衡性。阐述了热累积产生的原因、结果以及对机组在长时间运行期间产生的影响,同时分析不同的管理方式、控制方式、适用条件,为工程上解决“热堆积”问题提供参考。

汉江中游地区浅层地下水热堆积对地源热泵系统的影响

本文针对汉江中游地区浅层地下水热堆积对地源热泵系统的影响进行了研究。分析了地下水地源热泵系统因地下水温度变化产生的热堆积现象。地下水热堆积在制冷季节时表现为地下水温度逐步上升;在采暖季节表现为地下水温度持续下降。论文阐述了地下水热堆积降低了地源热泵系统工作效率和可能对水环境产生影响等。最后,提出了优化工程设计的建议,包括加大水井间距和合理布置水井等,以降低地下水热堆积的影响。

地源热泵系统钻孔间距对土壤热堆积特性影响的研究

针对钻孔间距对埋管区域土壤热堆积特性影响的研究,建立了竖直双U地下埋管换热器内热源模型,将数值模拟温度与土壤实时监测温度对比进行模型验证,二者误差仅为3%。计算分析了4.8~10.4 m共8种钻孔间距下的土壤温度分布,结果表明:钻孔间距越大,土壤热堆积程度越轻,井群间热干扰作用越小;当钻孔间距达到8.8 m后,增大管间距对热堆积特性的缓解程度减小,钻孔间距在4.8~8.8 m和8.8~10.4 m范围内,增加单位长度管间距时土壤温升降低分别为1.41℃/m和0.57℃/m,钻孔间距增大导致埋管区域向井群外土壤中传递的热量逐渐减少,周围的土壤温度逐渐降低,但各间距下热作用半径基本在16 m范围内。

地源热泵地埋管换热系统热堆积分析

针对一高层住宅负荷进行计算分析,应用Fluent软件模拟该住宅小区地源热泵系统整个地下的埋管温度场情况,分析排热量与取热量比值不同的情况下,地下温度逐年变化趋势,模拟若干年后地下土壤的温度变化,与初始值比较,发现温度有不同程度的上升,将这些堆积的热耗散掉所需要的时间较长,提出地源热泵系统地下热堆积问题的解决方案。

天津市浅层地热能存在的热堆积问题及解决方法探讨

通过对天津市浅层地热能地质环境动态监测系统获得的地埋管换热器周围温度场动态变化数据的归纳分析,得出以下结论:大部分地源热泵工程能满足建筑供暖制冷需求,地埋管换热器周围土壤在运行一个制冷供暖周期后能恢复到原始地温,不会对地质环境产生影响;一小部分地源热泵不能满足建筑制冷供暖需求,地埋管出水温度不能达到设计要求,换热器周围土壤温度出现持续的升高,在下一个制冷供暖周期不能恢复到原始地温,存在热堆积问题。在分析存在问题的基础上,提出以下可行解决方法:增加换热孔间距、调整换热孔群布置方式、地埋管与抽水井耦合开发利用、复合式供暖制冷系统以及深浅间隔布置的换热孔设计方式。

地源热泵系统中地下热堆积问题的解决方案

通过应用DeST软件模拟出某建筑其全年逐时冷热负荷,并针对地源热泵系统中出现的排热量和取热量的不均衡,提出了切实可行的方案,即增设室外冷却塔的方法。重点介绍了冷却塔的选型,对同类工程有一定的参考意义。

土壤源热泵系统“热堆积”问题解决策略综述

介绍了土壤源热泵“热堆积”问题的机理,将解决“热堆积”问题的策略总结为三种。第一种是根据实际工况采取适当的控制策略,包括基于温度的控制策略、运行时间控制策略。第二种是从地源侧系统的角度优化孔井参数、提高回填材料热物性。第三种是构建复合地源热泵系统,增加辅助散热系统。同时分析比较了不同策略的优劣势、使用条件,为工程上土壤源热泵系统的设计提供参考。

热堆积对埋地换热器效率影响的数值模拟

通过工程实例,建立相应的物理及数学模型,划分出相应的网格。根据能量守恒定律,从土壤侧考虑,把流入土壤的热量进行均分得到恒定热流,以得到的恒定热流作为边界条件。模拟计算得出在不同工况下20年后土壤温度场温度分布,并且计算得出土壤侧的换热效率,通过不同监测点的温度分布状况,以及平均温度、最高温度变化情况,分析热堆积的基本特点。通过分析使用冷却塔后的土壤分布状况、土壤最高温度处效率改变,从而为以后探讨不同运行模式埋地换热器效率奠定基础,并且为采用不同方法平衡热堆积提供了思路。

地源热泵系统热堆积现象研究

文章介绍了地源热泵系统的运行原理,提出在中国南方地区使用地源热泵系统,由于未考虑到热平衡效应,而带来的热堆积现象(热屏障现象)。同时,根据实际工程经验,提出缓解热屏障的技术手段和措施。

温湿独立控制地源热泵的热堆积缓解及能耗分析

针对温湿独立控制的地源热泵系统,综合考虑能效比、占地面积和能耗,研究钻孔间距及逆工况运行对土壤热不平衡的影响及缓解。利用Trnsys建立温湿独立控制地源热泵系统模型,计算分析机组运行10年后逆工况不同时长、不同时段对埋管周围土壤平均温度、COP以及能耗的影响。在最佳逆工况时段下考虑钻孔间距对普通地源热泵系统以及温湿独立控制的地源热泵系统参数的影响。对比分析结果表明:温湿独立控制地源热泵系统的4m^5m较小钻孔间距可以达到普通地源热泵系统6m较大钻孔间距的热缓解能力,且小间距下最高温升仅为1.648℃,同时能耗更低,最高可降低25 226kWh。

地埋管换热器井群规模对土壤热堆积影响的研究

针对地埋管地源热泵系统长期运行造成土壤热堆积的问题,建立了基于内热源理论的竖直双U地下埋管换热器模型;对不同井群规模在两种土壤吸放热比的工况下进行了数值模拟,得出了地源热泵系统间歇运行10年后的土壤温度变化规律.通过分析土壤温度不同分布情况研究了井群规模对土壤热堆积的影响,并提出了大规模井群量化概念,对较大规模地埋管地源热泵系统的设计和管理起到良好的参考作用.

渗流对地铁源热泵前端毛细管换热器性能及围岩温度场的影响

地铁长期运行会引起隧道内的热堆积,影响地铁的安全高效运行。以毛细管为前端换热器的地铁源热泵系统是解决上述问题的有效技术之一。基于某示范工程,建立了隧道衬砌内毛细管换热器仿真模型;分析了典型工况下,渗流对其传热特性及隧道围岩温度场的影响。结果显示,渗流会显著扩大换热器的热影响范围,最远可达围岩下游70 m处;与无渗流工况相比,渗流可显著提高换热器的效率,且二者逆流时,提升效果更明显,供冷季为3.20倍,供暖季为2.55倍;渗流可显著减弱围岩的热堆积。本研究可为地铁源热泵前端换热器的设计提供理论支撑。

地铁隧道岩土体取热蓄冷系统的效果及参数分析

地铁运行后,由于隧道封闭性导致列车产生的热量无法及时散发或排出,使隧道周围岩土体温度不断上升、隧道内热环境不断恶化。为解决地铁隧道内热堆积问题,将岩土体取热蓄冷系统应用在地铁隧道内。在混凝土管片中布置热交换管,通过管内低温水流动降低混凝土管片和岩土体温度,从而为地铁隧道营造较舒适的热环境。采用流-热耦合数值模拟计算方法,评价系统运行效果,并计算水流速和系统运行模式对岩土体温度的影响。结果表明,该系统有效解决隧道内热堆积问题,可长期有效运行。

基于光缆带电后发热现象的研究

研究光缆带电的原因、危害、现象,通过模拟不同长度的光缆加强芯带电情况发现:在通电1s后,100m的光缆电流达到24A,产生的热量为5.518KJ,大于200m光缆2.760KJ的发热量,而涡流区域在18min内温度迅速攀升至406.1℃,并伴随严重冒烟现象。进行加强芯接地排处电压值的拟合,推算出约206m内长度的光缆带市电后会对人体造成严重危害。有助于有效评估、管理光缆带电可能引发的安全隐患,提升系统的安全性、可靠性。

地埋管换热器分区运行对土壤热堆积特性影响的研究

为了缓解埋管区域土壤的热量堆积问题，提出了埋管换热器按内中外、块状、间隔三种分区运行的策略，利用CFD软件建立了10×10的井群换热模型，对地源热泵系统在三种分区与不分区运行策略下运行十年进行数值模拟，分析不同分区运行策略对土壤温度分布和土壤热堆积特性的影响。模拟结果可知：不分区、内中外分区、块状分区、间隔分区四种运行策略下埋管区域的平均温度分别为25．23、23．31、23．06、23．28℃，最高温度分别为40．62、32．77、40．65、38．93℃；分区运行较不分区运行可以有效缓解热堆积作用，埋管区域整体温度较不分区运行时降低了2．00℃左右，内中外分区策略可以显著缓解埋管区域热堆积。

浅析热平衡措施对上海地区地源热泵系统换热区域温度的影响

基于上海地区浅层地热能项目多年的监测数据,分析了多个地源热泵项目运行多年后换热区域温度的变化特征,以及热平衡措施对换热区域温度的影响。分析结果表明:所监测地埋管地源热泵项目中,具备热平衡措施项目的地埋管换热区域温度基本稳定;不具备热平衡措施项目的地埋管换热区域温度基本上呈现升高趋势,出现了明显的热堆积现象。

基于TRNSYS制冷工况光伏/热土壤源热泵综合性能研究

夏热冬冷地区GCHPs长期运行导致热堆积问题是目前阻碍其大规模发展的原因之一,为改善该问题带来的不利影响,利用PV/T系统辅助GCHPs进行联合制冷。采用TRNSYS对PV、GCHPs及PV/T-GCHPs制冷季运行性能进行模拟分析。研究表明:较于PV系统,PV/T-GCHPs组件平均温度最大降低38.14%,电效率、发电量最大提高22.67%、11.99%;PV/T-GCHPs运行10年后土壤温度最小增幅仅2.2%,较于GCHPs降低5.6%;且三种不同流量工况下运行10年后的COP虽变化不大但比GCHPs最少提高了5.2%。

基于Trnsys的地源热泵+冷却塔复合系统运行特性模拟研究

针对夏热冬冷地区地源热泵系统的土壤热堆积问题,以淮南市某建筑为研究对象,通过DeST软件对建筑冷热负荷进行全年逐时模拟分析,完成复合系统容量配置,利用Trnsys软件建立地源热泵+冷却塔复合系统仿真模型,并进行模拟计算。结果显示:系统完全满足建筑供热制冷需求,节能效果明显,年节约能耗3.0×10^(6)kWh,实现了地埋管周围岩土体的冷热平衡,全年土壤热不平衡率19.03%,年温度变化率仅为-0.7%。

冲绳海槽弧后盆地中活动的热液堆积体

引言日本海洋科技中心的“SHINKAI 2000”号潜水器分别在1984年9月和1986年7月的航次中,在冲绳海槽中段的轴部裂谷,于一座底火山(夏岛84-1海丘)的火山口内发现了一些热液堆积体和伴生的烟囱状构造的活动喷口系统(图1)。黑烟囱之类的活动热液喷口现象予太平洋和大西洋的扩张中心早已有报导。由于其岩浆补给和扩张过程类似于洋中脊,故人们认为弧后盆地也有活动的热液喷溢系统;且据报导。

均摊恒定热流法对埋地管群土壤温度场的分析

结合工程实例,在对长期运行、有热堆积问题的埋地管群换热器进行数值分析的过程中,提出处理埋地管群壁面边界条件的新方法——均摊恒定热流法,并用此方法分析了热堆积问题下土壤温度场的变化,验证这种方法的合理性。分析了热堆积问题对埋地管群换热器运行带来的恶劣影响,并用均摊恒定热流法分析增设室外冷却塔的可行性。