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地源热泵系统长期稳定性及运行策略案例研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 801-809页

作者：郭红仙王天麟程晓辉关文赵勇杨军李建民刘征清华大学土木工程系北京100084 北京兴邦物业管理有限责任公司北京100021 北京万年基业房地产开发有限公司北京100072

北京某住宅小区设有412个钻孔埋管换热器,自2014年冬季开始采用地源热泵系统为小区内的高层住宅和联排别墅供暖制冷。至2020年11月,埋管区域的地温已从最初的14.78℃降至13.00℃,而且系统在冬季的稳定运行也存在一定风险。该文整理此系... 详细信息

北京某住宅小区设有412个钻孔埋管换热器,自2014年冬季开始采用地源热泵系统为小区内的高层住宅和联排别墅供暖制冷。至2020年11月,埋管区域的地温已从最初的14.78℃降至13.00℃,而且系统在冬季的稳定运行也存在一定风险。该文整理此系统2014—2020年的运行数据,对地源端供回水温度、冷热负荷及系统运行效率进行分析。在利用单孔3-D有限元模型获得土层综合热物性参数后,基于所建立的群孔2-D有限元模型,结合系统冷热负荷特征及地源端换热能力,综合考虑地温变化、运行中的停机状况、地源端供水温度及系统取/排热量等几个方面,对系统的长期稳定性进行评估和预测。结合小区复合供暖系统的特点,对3种运行策略(冬季停机1个季度、增大夏季用量和冬季采用燃气锅炉调峰)进行比较,结果表明采用燃气锅炉调峰是目前最合适的应对地温降低和冬季运行不稳定的措施。

关键词：地源热泵系统埋管换热器热不平衡率管群运行策略长期稳定性

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分层渗流条件下地埋管群换热特性研究

安徽建筑大学学报 2023年第1期31卷 43-49页

作者：成祖德李铮吕科锋王海涛安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 安徽省绿色建筑先进技术研究院安徽合肥230601

使用三维CFD(计算流体力学)方法对有地质分层和地下水渗流的竖直U型地埋管群模型进行数值求解。最终得到不同渗流速度、不同土壤孔隙率、不同管内流速和不同渗流方向下地埋管群的总换热量和土壤温度分布云图,并且分析了它们对地埋管群... 详细信息

使用三维CFD(计算流体力学)方法对有地质分层和地下水渗流的竖直U型地埋管群模型进行数值求解。最终得到不同渗流速度、不同土壤孔隙率、不同管内流速和不同渗流方向下地埋管群的总换热量和土壤温度分布云图,并且分析了它们对地埋管群换热性能的影响。结果表明,地下水渗流对地埋管群换热器的换热性能影响显著,渗流速度越大地埋管群换热性能越好。但是随着渗流速度增加,管群的换热增幅会降低;土壤孔隙率越大,地埋管群换热性能越弱;管群换热量随着管内流速的增加而增加;相对于垂直方向渗流,对角线方向渗流会加大地埋管群的换热性能,因此管群布置优化有利于提高地埋管群的换热性能。

关键词：土壤源热泵管群地下水渗流分层土壤数值模拟

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土壤源地源热泵地埋管换热器管群换热分析

中国科学技术大学学报 2014年第11期44卷 921-925页

作者：汤昌福张文永朱文伟俞显忠刘桂建安徽省煤田地质局勘查研究院安徽合肥230088 合肥市浅层地热能工程技术研究中心安徽合肥230088 中国科学技术大学地球与空间科学学院安徽合肥230026

基于线热源理论和叠加原理建立了土壤源热泵地埋管换热器管群地下传热基本数学模型,并运用拉普拉斯变换和数值反演技术进行了求解.研究了埋管进口流体温度相同时,地埋管换热器管群连续运行换热能力和出口流体温度变化规律.研究表明,换... 详细信息

基于线热源理论和叠加原理建立了土壤源热泵地埋管换热器管群地下传热基本数学模型,并运用拉普拉斯变换和数值反演技术进行了求解.研究了埋管进口流体温度相同时,地埋管换热器管群连续运行换热能力和出口流体温度变化规律.研究表明,换热初期管群各埋管换热能力和单埋管时相同;随着换热的进行,由于热干扰影响,各埋管的换热能力低于单个钻孔情形,出口流体温度比单个钻孔的出口温度高;埋管间距越大,管群埋管之间的热干扰越小.

关键词：管群线热源叠加原理拉普拉斯变换

土壤源热泵地埋管群动态负荷模拟换热性能分析

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制冷与空调（四川） 2022年第2期36卷 227-231页

作者：张渊博中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

建立了土壤源热泵地埋管换热器五根管群流固耦合全尺寸三维传热动态模型,结合实际工程的动态负荷对夏季放热和冬季吸热工况进行了一年期和十年期变负荷间歇动态模拟,分析了全年冷、热负荷平衡时管群之间的热干扰影响及土壤体温度变化情况。

关键词：土壤源热泵地埋管换热器管群数值模拟变负荷间歇运行

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土壤源地源热泵地埋管换热器管群换热分析

资源科学 2014年第8期 921-925页

作者：汤昌福张文永朱文伟俞显忠刘桂建合肥市浅层地热能工程技术研究中心中国科学技术大学地球与空间科学学院安徽省煤田地质局勘查研究院

关键词：管群线热源叠加原理拉普拉斯变换

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地下水渗流对地埋管管群传热的影响

化工学报 2010年第S2期61卷 62-67页

作者：王沣浩余斌颜亮西安交通大学建筑节能研究中心陕西西安710049

建立了有地下水渗流时地源热泵地埋管管群热渗耦合传热模型,通过数值模拟方法研究了地下水渗流对管群内不同位置钻孔换热的影响,渗流方向角和钻孔布置形式对管群换热的影响。研究结果表明,地下水的渗流削弱了管群在垂直于渗流方向上的... 详细信息

建立了有地下水渗流时地源热泵地埋管管群热渗耦合传热模型,通过数值模拟方法研究了地下水渗流对管群内不同位置钻孔换热的影响,渗流方向角和钻孔布置形式对管群换热的影响。研究结果表明,地下水的渗流削弱了管群在垂直于渗流方向上的热影响,增强了沿渗流方向的热影响。地埋管管群无论顺排还是叉排布置,都存在一个最优渗流方向角,此时管群换热效果最好,而且渗流方向角的影响随渗流速度的增大而增强。

关键词：地源热泵地下水渗流管群渗流方向角

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热渗耦合下的地埋管换热器管群排列方法研究

可再生能源 2014年第8期32卷 1182-1187页

作者：杨刚杰郭民北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124

为了确定地源热泵工程中地埋管换热器管群的最优排列方法和管间距,建立了热渗耦合下的地埋管换热器管群三维传热模型。利用Fluent软件通过数值方法模拟了不同排列方法、不同管间距下的换热器出水口温度,着重研究了存在地下水渗流时管群... 详细信息

为了确定地源热泵工程中地埋管换热器管群的最优排列方法和管间距,建立了热渗耦合下的地埋管换热器管群三维传热模型。利用Fluent软件通过数值方法模拟了不同排列方法、不同管间距下的换热器出水口温度,着重研究了存在地下水渗流时管群排列方法对换热能力的影响,并且提出了管群单位面积换热量这一评价指标。研究结果表明,叉排管群的换热能力要高于顺排管群,地下水的渗流作用使之更加明显。无论是叉排还是顺排,管群的换热能力都和地下水渗流方向密切相关。

关键词：地埋管换热器管群地下水渗流顺排叉排

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桩基式土壤源热泵管群换热及恢复特性的研究

桩基式土壤源热泵管群换热及恢复特性的研究

作者：李雅昕同济大学

学位级别：硕士

桩基式土壤源热泵系统，作为一种新型的土壤源热泵系统，缓解了传统土壤源热泵系统由于钻孔而造成的初投资过高的问题。对其的换热性能进行研究，有助于在工程中实际推广应用桩基式土壤源热泵系统。本文对竖直U型埋地... 详细信息

桩基式土壤源热泵系统，作为一种新型的土壤源热泵系统，缓解了传统土壤源热泵系统由于钻孔而造成的初投资过高的问题。对其的换热性能进行研究，有助于在工程中实际推广应用桩基式土壤源热泵系统。本文对竖直U型埋地换热器进行了传热机理的理论研究，建立了竖直U型埋地换热器的数学和物理模型;用有限元软件ANSYS对三种不同的埋地换热器进行了数值模拟，得出在相同的土壤温度场中，普通埋地换热器、加入回填材料的埋地换热器、桩基式埋地换热器三种不同埋地换热器的换热性能的差异。土壤源热泵系统长期运行对于土壤温度场的影响直接关系着此系统在工程实际中的应用。因此，本文对桩基式土壤源热泵管群的换热进行了数值模拟。在不同的土壤初始温度，不同的换热量，不同的管间距的条件下，模拟了土壤源热泵管群在一年的运行过程中对于土壤的温度场影响。从而推荐最佳的管间距，换热量等重要参数，并直接得出土壤温度场的温升情况，从而确定桩基式土壤源热泵管群的恢复时间。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。

关键词：桩基式土壤源热泵有限元 ANSYS 管群

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深海中立管群的锁住现象

中国造船 1988年第3期 28-34页

作者：杨显成中国船舶科学研究中心

对于深水立管群在高雷诺数下的涡激振动的锁住现象作了系统的试验研究,发现立管群在垂直于来流和顺流两个方向上的固有频率之比、中心管和卫星管的直径、数目、配置方式及来流攻角等对立管群的锁住范围、振幅、运动模式等有很大影响,其... 详细信息

对于深水立管群在高雷诺数下的涡激振动的锁住现象作了系统的试验研究,发现立管群在垂直于来流和顺流两个方向上的固有频率之比、中心管和卫星管的直径、数目、配置方式及来流攻角等对立管群的锁住范围、振幅、运动模式等有很大影响,其稳态阻力系数高于只能在一个方向运动的值。还研究了立管群表面粗糙度及来流中的湍流度的影响。发展了立管群在锁住时的静态、动态响应和应力分析的三维计算程序。考虑了顶部偏移运动和所施张力的影响。计算程序可适用于沿立管全长有中等程度变化的海流。可给出锁住时的最大振福及最大应力分布。

关键词：管群中心管卫星固有频率计算程序自然频率管类立管来流方向深海