程群英[1]2004年在《50米深埋U型管地源热泵夏季性能测试及圆柱源理论模型》文中研究表明本课题是继国家自然科学基金的资助下进行了浅埋竖直管换热器和水平埋管换热器地源热泵的采暖和供冷特性研究后，对原有实验台进行改造的基础上进行的50米深埋U型管地下换热器的性能特性研究。 本文主要论述了50米深埋U型管地下换热器冬季运行后，过渡季节期间地温的恢复规律，并对1#井和3#井在不同运行工况下进行性能分析，最后采用圆柱源理论模型对本地源热泵系统性能进行模拟，得出了模拟与实验数据的吻合程度。 在冬季向夏季过渡期间，热泵系统停止运行，大地温度开始向远边界处大地温度逐渐恢复，在运行季结束初期，地温恢复较快，之后慢慢趋于平稳。根据测试结果所知，-5m地温在恢复3个月后基本保持稳定状态，在进入夏季运行的前一个星期，-20m地温达到了19.01℃，-35m地温达到了18.84℃，-50m地温达到了19.24℃，地温恢复达到了95％以上。 本系统夏季分别对3#井单管以流量645L／h工况进行性能测试，以及1#井变流量性能测试，埋管侧水流量分别为645L／h、700L／h，760L／h。测试结果表明：不管是从制冷性能系数还是从单位井深换热量来比较，760L／h这一工况均优于其它两种流量工况，其平均单位井深换热量为69.47w／m，系统制冷性能系数为3.44w／w，传热系数为6.40w／m．℃。 根据测试数据所反映的结果，对热短路现象进行分析，随着地下埋管侧的水流量增加，热短路越趋于严重。 在地源热泵运行特性理论研究和实验研究的基础上，依据圆柱源理论，建立起了变热流条件下地源热泵系统的模拟模型。模型验证结果表明，进出水温度的模拟值与实测值的最大误差为6.33％，在一定程度上验证了该模型的准确性和有效性。 利用此模型模拟了地下埋管内流体的平均温度、平均进口温度和平均出口温度，以及进行系统热短路的模拟分析。
刘艮平[2]2009年在《垂直U型地埋管回水保温换热性能研究》文中指出节能减排是我国当前的一项重大国策,建筑能耗占到全国总能耗中的40%左右,而空调能耗占到建筑能耗中的40%~60%,因此空调系统节能成为节能减排的重中之重。地源热泵作为一种新型空调形式,由于其高效节能、环境效益显着、运行稳定可靠、适用范围广等优点,正逐渐替代传统空调。地源热泵系统中最重要的部分是地下换热器的换热性能,而其受到土壤热物性、回填材料、埋管深度、管间距等因素的影响,其中进出水管间的热短路的影响很大,因此本文针对U型垂直地埋管回水保温换热性能进行了研究。本论文通过搭建实验台和结合实际工程对地埋管的热短路和保温长度进行了实验研究和分析,并采用CFD模拟软件建立了地埋管的换热模型,对不同保温长度的进出口温差和单位管长换热量进行数值模拟,重点分析了不同埋深下保温长度对地埋管换热性能的影响。本论文通过50米埋深实验台的冬季实验和80米埋深实际工程的夏季实验,针对不同负荷、不同运行工况、不同流量下U型地埋管的换热能力进行了实测,并通过数值模拟分析了80米和50米埋深的垂直地埋管在不同保温长度、不同运行工况、不同流量下换热能力,讨论了这两种埋深下保温长度对换热性能的影响。论文的研究表明:垂直地埋管回水管保温后的换热能力大于回水管不保温的换热能力,在同一埋深下,无论是连续工况还是间歇工况,保温长度越长,单位管长换热量越大,因此,在经济允许的情况下,应对回水管进行尽可能长的保温。在同一保温长度下,间歇工况要比连续工况的单位管长换热量大,且系统运行的时间越短,单位管长换热量越大,因此,应尽量让地埋管有一定的地温恢复时间。在连续工况时,流量变化对进出口温差的影响很小,但对单位管长换热量的影响较大,而在间歇工况下,流量变化对地埋管的进出口温差和平均单位管长换热量影响都较大。系统在小流量下运行时,地埋管的换热能力随保温长度的增加而增大的幅度很小,当系统在大流量下运行时,地埋管的换热能力随保温长度的增加而增大的幅度很大。当地埋管每米埋深所加负荷小于本文的负荷条件下,土壤温度都能恢复到运行前的水平。
范萍萍[3]2005年在《U型管土壤源热泵系统设计与运行策略的研究》文中研究表明空调为人类创造了舒适的生活环境和工作环境。同时也消耗了大量的矿物燃料,破坏大气臭氧层,引发全球气候变暖。为了使空调行业走可持续发展的道路,有必要对其技术进行创新。地源热泵技术就是一种高效环保节能的空调新技术。作为一种有效的节能绿色产品,地源热泵将在我国建筑空调系统中发挥越来越重要的作用。因此,地源热泵技术在我国有着广阔的应用前景。它的应用将产生重大的经济效益和社会效益。 我国对地源热泵的很多研究主要针对地源热泵系统中地下埋管换热器进行理论研讨和实验研究,缺乏对地源热泵和建筑物匹配运行的系统研究,此外,制约地源热泵空调技术在我国推广的另一主要因素就是地热换热器的初投资较高,其钻孔费用约占系统总投资的1/2。所以说地热换热器的设计也是至关重要,设计埋管长度偏大,会使初投资大大增加,而设计埋管长度偏小,则不能满足建筑的负荷要求。 因此本文主要针对U型埋管式地源热泵系统的设计和节能运行策略进行了系统的研究。首先对地源热泵系统地下埋管换热器的模拟方法进行了系统地阐述;在理论分析的基础上,通过大连理工大学地源热泵系统实验装置的夏季实验数据验证了利用TRNSYS的模拟计算中数学模型的准确性。而后通过对不同地区负荷特点的分析,得出辅助冷热源设计的原则,并给出夏季释热量大于冬季吸热量地区辅助设备——冷却塔的容量设计公式;以北京地区为例,通过对影响地埋管换热能力主要因素敏感性分析,模拟计算出U型埋管换热器的最小管间距、单双U型埋管换热器的换热能力以及土壤导热系数、回填材料导热系数对埋管换热能力的影响等数据;通过模拟实验结果得出冬季双U型管的换热能力是单U型管的1.5倍,夏季是单U型管的2.0倍,并且给出地下埋管换热器单位埋深换热量与回填材料的导热系数间的函数关系式;利用土壤温度的恢复特性,通过不同运行模式下初投资和年运行费用的比较,得到满足办公建筑室内温度在设计工况下,热泵机组间歇运行的系统节能运行策略,为以后地源热泵系统的设计及节能运行提供有价值的设计方法和依据。
汤红锋[4]2009年在《地源热泵水平埋管技术在人防工程中的应用研究》文中研究说明本文针对人防工程的建造和维护运行特点,在进行调研的基础上,提出将地源热泵水平埋管换热器敷设在工程的底板内,为夏季工程的除湿空调系统提供冷凝散热。经过计算和分析,在人防工程中采用地源热泵水平埋管技术可以提高内部人员的热舒适性,除湿空调系统运行更加稳定可靠。人防工程地源热泵水平埋管空调冷却系统在战时防护伪装性能、水资源消耗和初投资等方面比传统空调冷却系统具有较大的优越性。本文采用ANSYS软件,针对水平埋管在钢筋混凝土底板内的不同敷设位置和间距建立了四种模型。对水平埋管夏季连续运行2天、5天、停止运行12小时的模型温度场进行数值模拟分析,输出了模型温度场的彩色图,得出了水平埋管中间点、地面的温度变化规律以及停止运行后模型热环境的恢复状况。通过计算和综合分析,确定了埋管敷设在钢筋混凝土底板下部、间距为0.6米的模型为最优模型。以洛阳地区某小余热人防工程为例,计算出该工程夏季空调负荷,底板内可以敷设的水平埋管长度为3250米。由模拟数据计算得出空调机组正常运行所需的埋管长度为3130米,计算得出单位长度水平埋管的平均散热量为43.45 W/m,只在工程底板中敷设地源热泵水平埋管就可以满足空调负荷要求。对于大余热的人防工程,可以在顶、底板内均敷设地源热泵水平埋管,增加埋管长度和散热面积。还可以在外墙与基坑的边坡之间的回填土内敷设多层水平埋管,以满足空调运行要求。以上研究表明,人防工程夏季空调采用地源热泵水平埋管进行冷凝散热是可行的,模拟计算得出的指标参数和最优模型对地源热泵水平埋管在人防工程中的应用和设计具有参考价值。
参考文献：
[1]. 50米深埋U型管地源热泵夏季性能测试及圆柱源理论模型[D]. 程群英. 重庆大学. 2004
[2]. 垂直U型地埋管回水保温换热性能研究[D]. 刘艮平. 重庆大学. 2009
[3]. U型管土壤源热泵系统设计与运行策略的研究[D]. 范萍萍. 大连理工大学. 2005
[4]. 地源热泵水平埋管技术在人防工程中的应用研究[D]. 汤红锋. 西安建筑科技大学. 2009