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竖直地埋管换热器传热性能的模拟与实验分析

湖南大学学报（自然科学版） 2009年第S2期36卷 49-53页

作者：陈超任艳王永菲陈疆尹龙滨张羽北京工业大学建筑工程学院建筑环境与设备工程系北京100124

以北京地区竖直单(双)U形地埋管换热器为分析对象,运用两种模拟计算方法,对管内水流速、土壤导热系数、回填材料导热系数、埋管进口温度、钻孔深度以及钻孔间距等因素在冬夏不同工况下,对钻孔深度分别为40 m和100 m地埋管换热器换热性... 详细信息

以北京地区竖直单(双)U形地埋管换热器为分析对象,运用两种模拟计算方法,对管内水流速、土壤导热系数、回填材料导热系数、埋管进口温度、钻孔深度以及钻孔间距等因素在冬夏不同工况下,对钻孔深度分别为40 m和100 m地埋管换热器换热性能的影响规律进行了比较研究,并在此基础上结合典型工程案例的实测运行数据,提出系统优化运行策略.结果表明:管内水流速、土壤导热系数以及地埋管进口温度对单位钻孔深换热量的影响最为显著;回填材料导热性能增加,对减少钻孔热阻、提高地埋管换热器传热性能的作用有限.

关键词：竖直地埋管换热器地下传热模拟分析实验比较

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竖直地埋管换热器在地下工程中的应用研究

暖通空调 2012年第9期42卷 25-30,34页

作者：茅靳丰李永张华耿世彬韩旭张俊林李伟华王利军解放军理工大学南京军区空军后勤部机场营房处

竖直地埋管换热器替代冷却塔用于地下工程中,有利于工程防护能力和能源效率的提高。探讨了地埋管换热器在地下工程中的应用形式,包括与冷热源和末端的联合使用;基于地下工程的负荷特点和时间特性及山区岩土体的特性,探讨了地埋管换热器... 详细信息

竖直地埋管换热器替代冷却塔用于地下工程中,有利于工程防护能力和能源效率的提高。探讨了地埋管换热器在地下工程中的应用形式,包括与冷热源和末端的联合使用;基于地下工程的负荷特点和时间特性及山区岩土体的特性,探讨了地埋管换热器的适用性,结果表明地下工程的热负荷特性有利于地埋管换热器周围温度场的恢复,岩土体较大的导热系数和渗流的存在有利于换热效率的提高;分析了地埋管换热器使用可能导致的热红外暴露问题,提出采用表面覆土的方法来解决这一问题,建议覆土厚度为2m。

关键词：竖直地埋管换热器地下工程温度场红外暴露负荷特性

竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型研究现状

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暖通空调 2014年第1期44卷 115-120页

作者：赵石娆张正威南京工业大学浙江农林大学园林与建筑学院

根据对热源形状假定的不同,将竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型分为线热源、面热源、体热源3大类,对这3类模型进行了比较分析。结果表明,实际工程中3类模型设计结果几乎没有差别;有限长和无限长热源模型需要很长的时间计算结果才会... 详细信息

根据对热源形状假定的不同,将竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型分为线热源、面热源、体热源3大类,对这3类模型进行了比较分析。结果表明,实际工程中3类模型设计结果几乎没有差别;有限长和无限长热源模型需要很长的时间计算结果才会有明显差异,在满足冷热负荷平衡条件下可以不考虑换热器长度的影响;在不考虑渗流影响情况下,当冷热负荷大致平衡时应采用计算较为方便的无限长线热源模型;在有渗流情况下,当渗流速度达到10-6 m/s时应考虑其影响。

关键词：竖直地埋管换热器钻孔外换热解析模型线热源面热源体热源换热器长度渗流速度

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竖直地埋管换热器换热能力影响因素研究

竖直地埋管换热器换热能力影响因素研究

作者：蔡芸中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

本文在查阅大量资料的基础上,结合在全国不同地区浅层地热能场地勘查工作,从工程实践角度研究分析竖直地埋管换热器换热能力的影响因素,将其归结为地质因素、工程因素和运行因素三类,具体包括岩土体初始平均温度、地质结构、岩土热物性... 详细信息

本文在查阅大量资料的基础上,结合在全国不同地区浅层地热能场地勘查工作,从工程实践角度研究分析竖直地埋管换热器换热能力的影响因素,将其归结为地质因素、工程因素和运行因素三类,具体包括岩土体初始平均温度、地质结构、岩土热物性、水文地质条件、热源孔深度、换热器类型、回填材料、换热介质流速以及运行模式。研究结果表明岩土体初始平均温度与换热介质的温差与换热器换热能力呈正相关关系。岩土体初始平均温度与大气平均温度呈线性关系,可以通过大气平均温度定性判断竖直地埋管换热效率,二者成正比。岩石热物性普遍大于松散堆积层。岩石地层中,竖直地埋管换热器综合导热系数和热扩散率呈正相关,并且沉积岩(砂岩、灰岩)>变质岩(石英砂岩)>火成岩(玄武岩、安山岩)。在孔隙率约束下,岩土含水率与竖直地埋管换热器换热能力呈正相关。地下水渗流对竖直地埋管换热器的影响目前难以量化,可以作为辅助判断地埋管地源热泵开发利用浅层地热能的适宜性的一个重要参数。土壤的热物性客观反映着岩土体传导或者储存热能力的大小,并不直接影响换热器的换热效率,但是能反映换热器换热能力的大小。热源孔的换热能力随着深度的增加而增加的,但是单位换热效率会衰减并且成本同样会增加,因此热源孔深度的选择应结合项目情况综合确定。天津地区热源孔深度120 m既能获得较大的单位换热效率也能获得较大的单孔换热量,是比较适宜的热源孔深度。同样深度的双U型竖直地埋管换热器取热量比单U型高9.91﹪7.75﹪,排热量比单U高0.9﹪5.6﹪。实际地源热泵系统工程中适宜换热器类型选择应该结合工程造价、施工场地等因素综合确定。在200 m以浅以松散堆积物为主的地区,膨润土、水泥和砂1:1:3的配比混合回填料是比较好的选择,能获得约1.37 W/m℃的热导率,稳定性和透水性也较好。此外,原浆加中粗砂回填的热源孔也能获得较好的换热效率,而且材料成本以及施工成本均较低。试验了0.31、0.42、0.52、0.63和0.79 m/s五种换热介质流速下双U竖直地埋管换热器换热能力。换热器的进出口温差与介质流速呈负相关关系。在排热工况下,竖直地埋管换热器换热能力与介质流速成正比,介质流速大于0.52 m/s换热器换热效率增加明显变缓;在取热工况下,换热器换热能力在介质流速0.52 m/s时出现峰值。间歇运行从理论上利于提高竖直地埋管换热换热能力,但是需要配置更大功率的热泵机组,地源热泵系统初期投资势必会提高。

关键词：浅层地热能竖直地埋管换热器换热能力

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竖直地埋管换热器施工工艺研究

铁道建筑技术 2018年第10期 93-97,105页

作者：黄璟瑜中铁房地产集团江苏置业有限公司江苏南京210037

竖直埋管具有占地面积小、单位面积换热量高等优点,是江苏地区应用较多的地源热泵系统埋管敷设形式。由于缺乏通用的、标准的施工工艺,导致竖直地埋管换热器施工质量影响整个系统的运行效果,进而局限了竖直地埋管地源热泵技术的推广使... 详细信息

竖直埋管具有占地面积小、单位面积换热量高等优点,是江苏地区应用较多的地源热泵系统埋管敷设形式。由于缺乏通用的、标准的施工工艺,导致竖直地埋管换热器施工质量影响整个系统的运行效果,进而局限了竖直地埋管地源热泵技术的推广使用。通过对多个地源热泵项目的施工服务调研以及多项国家相关课题研究,本文凝练出一套流程清晰、便于大型项目组织管理、保证施工质量、提高工作效率、含有针对性降低安全风险和环境损害措施的施工工艺标准。该工艺适用于各类新建建筑和既有建筑改造工程,适用于土壤及岩石地质,但不适用于地下有岩溶孔洞、采空区和国家规定的地下水资源保护区。

关键词：竖直地埋管换热器施工工艺标准控制措施

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基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

暖通空调 2007年第9期37卷 35-39页

作者：王勇刘方付祥钊重庆大学

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验... 详细信息

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。

关键词：地源热泵竖直地埋管换热器层换热理论三维传热

层状土壤条件下竖直地埋管换热器内水温变化特性

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山西建筑 2019年第13期45卷 74-76页

作者：于艳红王松庆东北林业大学土木工程学院

通过数值模拟仿真的方法研究了跨越非饱和/饱和层状土壤条件下竖直地埋管进管温度变化规律,研究结果表明,夏季和冬季工况下,饱和土中监测点温度变化率较大,非饱和土中监测点温度变化率较小。可见分层土壤条件下饱和土的传热性能优于非... 详细信息

通过数值模拟仿真的方法研究了跨越非饱和/饱和层状土壤条件下竖直地埋管进管温度变化规律,研究结果表明,夏季和冬季工况下,饱和土中监测点温度变化率较大,非饱和土中监测点温度变化率较小。可见分层土壤条件下饱和土的传热性能优于非饱和土传热性能,研究结果为竖直地埋管换热性能的研究提供了新的参考。

关键词：竖直地埋管换热器饱和土非饱和土水温变化特性

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矩形直肋地埋管换热器换热特性模拟分析

浙江理工大学学报（自然科学版） 2019年第3期41卷 400-406页

作者：马景辉汪辰魏厚福杨艺真浙江理工大学建筑工程学院杭州310018

为强化地源热泵系统竖直地埋管换热器换热性能,设计了一种矩形直肋地埋管换热器,建立了矩形直肋地埋管换热器地下传热模型,利用Matlab软件模拟分析了直肋地埋管结构参数、运行参数对单U型和双U型地埋管换热器换热性能的影响。结果表明:... 详细信息

为强化地源热泵系统竖直地埋管换热器换热性能,设计了一种矩形直肋地埋管换热器,建立了矩形直肋地埋管换热器地下传热模型,利用Matlab软件模拟分析了直肋地埋管结构参数、运行参数对单U型和双U型地埋管换热器换热性能的影响。结果表明:当入口水温32℃,流速0.6 m/s,埋深100 m时,8片直肋单U型与双U型PE地埋管的单位埋深换热量与光滑管相比,分别提高了19.12%和18.28%。根据矩形直肋地埋管各参数与单位埋深换热量的相关性分析,肋片高度和肋片个数对换热性能的影响最为显著。

关键词：竖直地埋管换热器矩形直肋强化传热相关性分析

杭州某地埋管地源热泵系统性能与地温场监测分析

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河北工业大学学报 2022年第4期51卷 80-86页

作者：李少华滕亦旺林楠金伟林清龙段新胜毛汉川浙江省地质调查院浙江杭州311203 杭州市南排工程建设管理服务中心浙江杭州311200 中国地质大学工程学院湖北武汉430074

以杭州市某实际工程为例,对地埋管地源热泵系统长期运行过程中的系统性能和地温场进行了监测,分析了影响系统制冷能效的主要因素,以及不同位置、不同深度处地温(地温场)的变化规律。结果表明,该地源热泵系统制冷季能效比在两个制冷周期... 详细信息

以杭州市某实际工程为例,对地埋管地源热泵系统长期运行过程中的系统性能和地温场进行了监测,分析了影响系统制冷能效的主要因素,以及不同位置、不同深度处地温(地温场)的变化规律。结果表明,该地源热泵系统制冷季能效比在两个制冷周期内分别为3.30和3.76,其中系统负荷率(实际负荷/额定负荷)、水泵功耗比(水泵功耗/系统功耗)对系统制冷能效影响较大;系统热不平衡率达86.5%。经过一个完整的制冷季-过渡季-制热季-过渡季,位于4个地埋管换热孔中心的地温监测孔内平均温度年升高0.12℃,地温基本保持平衡,这与场地内存在较强的地下水渗流有关。要揭示地下水渗流对地温场的影响规律还需作深入细致的研究工作。

关键词：地源热泵系统竖直地埋管换热器制冷能效比系统负荷率地温监测热不平衡率地下水渗流