基于p阶线性模型的地埋管换热器流体温度分布研究

利用自主研发的分层热响应测试系统,获取沿深度方向上(竖向)管内流体温度实测数据,对比p阶线性分布模型计算结果和实测数据,研究两种典型工况条件下分层岩土介质中管内流体竖向分布规律和最佳p值。结果表明:恒热流工况时,p=-5阶线性分布模型能够准确预测管内流体温度分布;恒温工况时,最佳p值随流量的变化而变化,其关系为:|p|=7.361ln V+6.684。

套管式地埋管换热器节能特性的研究与应用

大庆油田进入开发后期存在着一定数量的废弃井,采用套管式地埋管换热器可以获取到废弃井的中深层的地热能。首先对废弃井转换为地热井的可行性进行分析,通过确定中深层地埋管换热方式,建立外入内出型传热计算模型并对废弃井结构改造。再具体分析大庆油田的地层土壤温度分布和确定边界条件,得出符合现实的理论计算公式。进一步分析套管式地埋管换热器取热评价指标与传热影响因素研究,得到流体流量和进口温度对传热影响因素,及循环流体进口温度对运行特性的影响对取热效率的影响规律。最后,通过对两种工况的废弃井现场试验,得到套管式地埋管换热器平均换热量为478.5 kWh。为利用大庆油田1700口废弃井的节能改造找到了一条切实可行的出路。

非采暖季蓄热对中深层地埋管换热器运行的影响

为了缓解地埋管换热器长期运行导致的取热能力和周围岩土温度场明显下降问题,分析非采暖季蓄热对中深层地埋管换热器运行的影响,探讨蓄热时间、余热介质温度以及循环液质量流量对不同深度地埋管运行的影响。通过建立物理模型和数值模型,采用有限差分法计算中深层地埋管换热器在非采暖季蓄热的效果,对不同蓄热工况下中深层地埋管换热器的取热量进行对比分析。结果显示:增大蓄热时间、余热介质温度和循环液质量流量,取热量均增加;相同条件下单孔中深层地埋管换热器的取热量会随着埋管深度增加呈正比例增大。

地源热泵埋地换热器回填土的实验研究

采集了地源热泵埋地换热器不同深度的粘土以及准备回填的沙土、混凝土样本,对其含水率和导热系数进行了测定。同时对粘土和沙子作为不同回填土时,换热器性能进行了研究。实验表明,相同含水率条件下,混凝土的导热系数最大,粘土的导热系数最小。当沙子作为回填土时,比粘土作为回填土时双U和套管换热器的换热量增大约8%左右,单U换热器的换热量增大约为16%左右。

浅埋竖管换热器地热源热泵夏季供冷试验研究

介绍了根据浅埋竖管换热器地热源热泵冬季测试结果 ,在夏季试验中对试验装置及实验方法的改进 ,测试了夏季定水量 ( 63天 )的运行效果和变水量运行时各性能指标的变化。采用系统能量平衡结合热传导方程建立的地下竖埋套管管群换热器传热模型和过渡季大地温度场模拟 。

基于TRNSYS的地埋管换热器温度场变化规律研究

目的根据地源热泵不同运行模式下对地埋管换热器周围土壤产生不同影响,研究其周围温度场的变化规律.方法运用模拟软件TRNSYS对某办公楼建筑全年逐时负荷进行计算,并进行地源热泵的设计,然后模拟地源热泵冬夏两季、只冬季、只夏季运行后后土壤温度的变化.结果地源热泵冬夏两季运行1年、5年后土壤温度分别为9.272℃、8.315℃;地源热泵只夏季运行1年、5年后土壤温度分别为11.02℃、12.95℃;地源热泵只冬季运行1年、5年后土壤温度分别为8.929℃、7.552℃.结论地源热泵冬夏两季运行比单季运行时,土壤温度的变化幅度较小,且最终温度更接近土壤初始温度,更有利于地源热泵的长期运行.

寒区土壤源热泵换热埋管的水热力耦合分析

为解决寒区土壤源热泵地下埋管冻胀安全性问题,根据传热学、渗流和冻土力学理论建立寒区土壤源热泵水热力耦合的数学力学模型及其控制方程。利用FEPG有限元自动生成软件,对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布、冻胀位移及应力作用进行仿真计算,并对不同深度、不同回填区土壤导热系数、不同管脚间距情况进行了对比分析。结果表明,土壤源热泵运行初期,土壤未冻结,埋管的位移量很小。土壤温度达到相变温度后,土体冻结体积增大,埋管发生挤压变形。当土壤温度超过冻结相变区(-0.75℃,-0.30℃)时,埋管不会发生连续不断的变形。

地源热泵埋管换热器传热模型及其应用

介绍了地源热泵地下埋管(套管式和U型管式)换热器传热模型的理论基础和应用方法,并进行了实例计算,对计算结果进行了分析和讨论,其中重点对管群换热器的修正系数η的意义和计算方法进行了讨论,对使用GSHP.HTM主程序需要输入的已知参数及某些基础数据的确定方法进行了分析,对JSW.HTM子程序的计算公式及其数据的取值做了介绍。最后还对使用计算程序时应注意的问题做了分析讨论。

竖直埋管地源热泵技术

竖直埋管地源热泵技术的重点和核心是地下埋管换热器。地下埋管换热器的设计包括 :换热器形式和回路形式的选择 ,地下换热器尺寸设计 ,水平间距及热短路 ,管材的选用和换热能力等。地下埋管换热器的施工主要包括 :钻孔 ,下管 ,注浆、回填和换热器的安装。

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。

地下连续墙内埋管地下换热器设计计算方法研究

基于地下连续墙内埋管传热模型的解析解,根据地下换热器进水温度假定曲线,迭代原理及负荷聚合原理提出地下连续墙内埋管地下换热器逐时换热量的计算方法及地下换热器的设计计算方法,并与数值模型、地埋管传热模型及上海自然博物馆的现场试验数据进行比较与分析。结果表明:采用该文提出的方法得到的地下换热器逐时换热量与实测值非常吻合,更能准确分析地下连续墙内换热器可承担的换热量的变化情况,并通过将其与满足上部建筑物冷(热)负荷所需的换热量相比较,从而判断地下换热器的设计参数是否合理,为科学设计地下连续墙内埋管地下换热器提供依据。

地埋管内空气与埋层传热的数值模型

建立了单层埋管单向流动地道风换热器的物理数学模型,集成了岩土温度的二维非稳态导热显式数值模型及空气温度和含湿量的一维对流-扩散隐式数值模型。采用有限体积法进行空间离散,管内空气计算参数采用逆风格式。提出了依次计算空气湿度、计算空气温度、修正空气湿度、计算岩土温度的顺序算法。该模型既适用于浅埋也适用于深埋系统。用深埋地道实测数据验证了该模型的准确性。

上海某垂直单U地埋管钻孔换热能力试验研究

通过对上海某典型地质钻孔垂直单U地埋管换热能力进行现场试验,得出了夏季散热及冬季取热模式下单孔的换热能力。结果表明,在本测试工况条件下,冬季工况每延米取热量约为夏季工况散热量的65%,冬、夏季钻孔取放热能力明显不平衡。试验结果能为类似地质条件下地源热泵系统的设计及施工提供有益参考。

基于TRNSYS的地源热泵优化设计仿真模拟分析

利用TRNSYS瞬时仿真模拟软件建立地源热泵低温地板辐射供冷供热系统模型,对严寒地区办公建筑地源热泵低温地板辐射系统长期运行情况进行模拟,结合连续性实验,对软件模拟和实验得到的数据进行分析,并用实验得到的数据对数值模拟得到的结果进行验证.通过对不同机组选型、不同地埋管换热器钻孔个数、不同单位井深换热量工况下,系统长时间连续运行时机组平均COP以及土壤温度场进行模拟,发现机组容量越接近37.5 kW,COP越高,钻孔15~20个、单位井深换热量18~24 W时可以达到最佳运行效率.

不同垂直埋管形式地源热泵热水系统换热性能研究

富水土壤条件下,采用单因素方法,研究了3种不同垂直地埋管换热器--单U型、双U型和套管型的地源热泵热水系统。3种小型热泵热水系统在稳定运行情况下,系统能效比分别为3.5、4.1、4.5。小型地源热泵热水系统在夏热冬暖地区具有良好的适应性,能满足制取生活热水的需求。

一种农宅建筑节能通风换气系统设计探究

文章提出一种农宅建筑节能通风换气系统,介绍了系统的组成、工作原理。指出了地埋管换热器设计的重要性,阐明了地埋管换热器的选材、形式、敷设方式及规格计算方法。分析了地埋管换热系统在地层温度变化下的敷设深度,理论计算了系统的通风温降(升)。最后指出该系统不仅可以解决农宅建筑通风换气问题,还可以节省空调和采暖能耗,同时提高房间的舒适性,符合农村新能源发展需求。

埋管换热器对地表温度影响的模拟分析

为探讨地源热泵系统垂直埋管换热器运行对地表温度的影响,采用数值模拟的方法,基于一定的覆土厚度,结合不同工况下的埋管负荷,建立了地下土壤、钻孔、覆土与外界环境之间的传热模型,对埋管运行期覆土层温度场的变化进行了分析,并对地表温度随覆土厚度的变化规律进行了研究。结果表明,在地埋管的连续换热作用下,埋管周围土壤温度显著变化,且越接近钻孔中心,温度变化幅度越大;钻孔顶部覆土层温度局部变化,随着覆土厚度增加,温差递减;地表温度变化范围及上升幅度与埋管换热量成正比,与覆土厚度成反比;增加覆土层厚度能有效减缓地埋管换热对地表温度造成的热影响,有利于管群区域的红外伪装。

地埋管地源热泵系统建设中若干问题的讨论

对地埋管地源热泵系统在实际建设中遇到的问题进行了归纳和总结。对一些观念上的误解进行了辨析,并针对系统的优化设计进行了技术上的研究,提出了可行的解决办法。

地埋管换热特性实验研究

使用恒温循环媒介,利用热平衡原理,建立了单U型管模拟实验装置,对埋管与岩土间的热传递进行了实验。实验表明,在距埋管较近的范围内,岩土层有较快的温度相应速率,而在较远的范围内,岩土层的温度相应速率较慢。通过埋管换热器传热性能实验,利用线热源模型得到了实验岩土的热导率。

夏季间歇运行工况下相变温度对相变回填地埋管换热器传热性能的影响

为探究相变温度对相变材料回填地埋管换热器传热性能的影响,建立管内流体换热、回填区域相变换热及土壤换热的三维耦合传热数值模型,利用焓-多孔介质模型对相变区域相变问题进行处理,研究夏季间歇运行工况下不同相变温度回填材料对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:添加PCM,可有效提高换热量,短期内缓解埋管周围热积聚,利用相变温度18℃的PCM回填,单位井深换热量至少比普通材料回填提高49.54%;在间歇运行初期,换热量随相变温度的升高逐渐减小,低相变温度的PCM可明显改善埋管换热量,但随着时间的进行,较高相变温度PCM回填对换热器换热量的改善效果优于前期低相变温度。此外,在运行期间,不同相变温度的PCM表现出不同的熔化、凝固特性,当PCM的熔化、凝固过程交替进行时,可减缓土壤温度在运行期间内波动幅度。