基于田口方法的垂直单U地埋管钻孔热阻优化分析

基于Comsol有限元软件建立垂直地埋管二维导热数值模型,在综合考虑支管半径、钻孔半径、两支管间距、土壤导热系数和回填材料导热系数的基础上进行仿真实验,得出不同热物性参数值下的钻孔热阻并验证模型的可靠性。基于田口方法,建立L27(35)正交表,利用信噪比得出最优热物性参数组合,进而对各参数进行方差分析,得出各参数对钻孔热阻值的关联度及贡献率,最终求解出最优钻孔热阻值。研究结果表明:钻孔半径、回填导热系数和支管半径具有较高的贡献率;最优参数组合为rp=0.020 m,r_(b)=0.06 m,x_(c)=0.07 m,λ_(s)=0.90 W/(m·K),λg=2.00 W/(m·K);优化后的钻孔热阻值较原阻值最大可减少约81.67%,为0.033 m·K/W,埋管深度最大可减少约35.79%,为56.93 m。

基于遗传算法的单U地源热泵钻孔内热阻研究

基于地源热泵单U地埋管二维换热模型,以钻孔内的换热热阻为目标函数,以回填材料导热系数、两埋管间距及管内水流速等参数为优化变量,利用添加了精英保留及迁移优化的遗传算法,对各参数同时变化时进行了目标函数优化,并分析了各参数对热阻性能影响,当回填材料导热系数、两埋管间距及流速均为最大值时,其对应的钻孔内换热热阻达到最小.研究结果对优化地埋侧换热器的设计具有一定参考价值.

基于人工神经网络的钻孔内热阻计算模型

提出一种采用BP人工神经网络预测单U型地埋管换热器埋管与钻孔壁面间的无量纲热阻(2πKg·Rb)的新方法。将具有2个隐藏层的BP人工神经网络计算结果与2D数值模型计算结果、函数拟合公式计算结果进行了全面对比分析,结果发现:对于2D数值模型所获得的单U型地埋管换热器钻孔内无量纲热阻2πKg·Rb而言,基于本文所构建的包含2个隐藏层的BP人工神经网络所计算的结果较文献中函数拟合公式具有更好的计算精度。

埋管换热器热阻分析

地源热泵系统中的竖直埋管换热器是地源热泵系统的一个关键部分,从U管内至岩土间的传热热阻影响热泵系统的性能。文中介绍在静态负荷下,利用垂直U型埋管换热器换热的一维模型和二维模型,从传热热阻的角度进行了埋管管径、钻孔直径与管内对流热阻、钻孔热阻间的分析,结果显示,对钻孔热阻与管径的优化选择可降低热阻,同时对提高埋管换热器的换热效率、优化埋管换热器的设计具有指导意义。

定热流热响应实验确定岩土热物性方法

针对工程中常用的定热流热响应实验方法,分析研究了采用不同传热模型耦合不同数据处理方法对确定岩土热物性及钻孔热阻的影响,研究结果表明:采用线热源模型与柱热源模型确定的岩土热物性及钻孔热阻存在较大差异;岩土容积比热对导热系数的确定影响很小,但对钻孔热阻影响较大;三参数估计确定导热系数及钻孔热阻具有良好可信度,但是对于热扩散率的确定稳定性较差。通过分析总结,以最小平均误差作为线热源及柱热源传热模型的权值分析基础,提出三参数估计耦合线热源及柱热源模型的加权平均方法确定岩土热物性及钻孔热阻,该方法具有稳定性好,可信度高的特点。

热响应试验后的热恢复试验理论与应用研究

完成热响应试验后关闭加热器,维持循环泵和数据采集系统运转,即可进行热恢复试验。根据热流叠加原理和线热源理论,得出传热介质平均温度随开启加热器开始计时的时间与热恢复试验时间之比的自然对数呈近似线性关系。通过工程实例阐述热恢复试验现场试验方法和数据处理方法,验证用其确定岩土导热系数和钻孔热阻的准确性和实用性,为用热恢复试验确认或检验岩土热响应试验成果提供理论依据和实例。

单U和双U换热器地热井热响应测试与分析

对埋深分别为88 m和89 m的单U和双U型换热器地热井进行热响应测试,应用线源模型理论计算出两口测试井的土壤导热系数及钻孔热阻值,在保证测试仪向地热井输入恒定热流量的基础上,实测两地热井单位井深换热量分别为56 W/m和62 W/m,证明采用双U换热器的地热井传热特性要优于单U换热器地热井。

岩土热响应试验的合理应用

结合相关规范,指出地源热泵设计前的地埋管岩土热响应试验应获得4个关键参数,并就试验数据处理方法、地埋管设计计算方法和设计参数匹配等进行分析,以典型热响应试验为例对所述关键问题加以阐述。

兰州新区地源热泵岩土热物性现场热响应试验研究

针对兰州新区某一写字楼地源热泵工程,为了得到现场岩土热物性,进行现场热响应试验测试。通过研究传热模型及热物性计算方法,对试验数据进行科学处理,获得工程所在地土壤原始平均温度、土壤综合导热系数、容积比热容、钻孔综合热阻。经过查证本建筑场地《岩土工程勘察报告》中的土壤密度、含水率及孔隙率,分析对比认为试验数据是可靠的,计算的岩土热物性数据可用于地源热泵工程设计的基础参数。

对岩土热响应试验的几点思考

岩土热响应试验的目的是确定岩土热物性参数。本文提出一种获得更为准确的岩土热物性参数及钻孔内热阻的方法,介绍如何利用岩土热响应试验数据来推导不同工况下(不同埋管形式、加热功率等)地埋管换热器的运行情况,以期为工程设计提供更多翔实的参考数据。

单、双U换热器地热井热响应测试与分析

对埋深分别为88m和89m的单、双U型换热器地热井进行热响应测试。应用线源模型理论计算出两口测试井的土壤导热系数分别为1．8W／（m·后）和1．41W（m·后），钻孔热阻值分别为0．17（m·k）／W和0．147（m·k）／w。在保证测试仪向地热井输入恒定热流量的基础上，实测两地热井单位井深换热量分别为56w／m和62w／m。证明采用双U换热器的地热井传热特性要优于单U换热器地热井。

套管式地埋管换热器设计计算方法

以线热源理论为基础建立套管式地埋管换热器换热的简化模型,给出基于热响应试验的套管式换热器设计计算方法。以湖南省韶山市一实际工程为实例对钻孔现场进行测试,采用该方法可计算出其综合导热系数和钻孔内总热阻。同时对该工程的另一钻孔进行双U测试及计算,以此作对比分析。考察两组测试在综合导热系数、钻孔内总热阻、换热温差和换热量上的内在联系。计算结果和测试结果表明,该计算方法在套管式换热器设计上具有适用性,避开了钻孔内层层热阻的复杂计算,简化了计算过程,可为实际工程提供计算参考。