地埋管换热器

摘要： 针对传统传热模型无法反映地下水对地埋管换热器换热的影响,结合黄土高原地区的地质条件,通过Fluent流体仿真软件建立地埋管换热器的三维非稳态分层渗流传热模型,并利用实验数据验证该模型的准确性.在不同的地下水流速和岩土体孔隙率的条件下,通过数值模拟的方法,研究以含水层厚度为特征长度的贝克莱数与地埋管换热器换热之间的关系.结果表明:单位井深换热量增加率与贝克莱数成对数关系;当贝克莱数较大时,地下水对地埋管换热器换热有促进作用;当贝克莱数较小时,地下水对地埋管换热的强化作用不明显,甚至起到抑制作用.同时,对含水层处的导热系数进行修正,得到新的分层渗流传热模型.

摘要： 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。

摘要： 提取地热能使用的主要装置是地埋管换热器,本文介绍了地埋管系统的工作机理,综述了目前国内外地埋管换热器特别是中深层地埋管换热器的理论研究现状与实际利用情况,并指出了研究要点和未来发展方向。

摘要： 基于有渗流工况下地埋管管群的有限长线热源模型,通过Matlab软件模拟计算了深度为50 m平面处的地下温度场,根据地下温度场的温度分布,分析了布管方式,运行年限,孔隙率对地埋管管群传热效果的影响。研究表明:在物性参数,地埋管布管区域及地埋管总数不变的情况下,将地埋管等间距布置在布管区域内最有利于地源热泵系统的运行。地埋管布管区域冷热量累积效应在初始阶段较为明显,随着运行年限的增加,冷热量累积将在某一时刻达到动态平衡,此后将不随时间的增加而继续累积。对于冬夏季冷热负荷不平衡地区,孔隙率越大的区域越有利于地源热泵系统的运行。

摘要： 为研究中深层地埋管换热器的取热稳定性及其热影响半径,建立了非稳态数值传热模型,基于有限差分法将控制方程离散求解,通过示范工程现场实测数据验证数值求解结果的正确性。在此基础上,研究长期运行下中深层套管式地埋管换热器的出水温度以及岩土的温度变化,并对影响中深层套管式地埋管换热器热扰的参数进行了敏感性分析。结果表明:经过15 a运行,中深层套管式地埋管换热器的出水温度较为稳定,从第11 a开始出水温度基本处于准稳态阶段,其周围核心取热区域的岩土最大温降比例仅为6.5%;随岩土热扩散率的增加,中深层地埋管换热器的热影响半径在前期增加速率较快,而后期较慢,当热扩散率a由1.43×10^(-6) m^(2)/s增加到2.01×10^(-6) m^(2)/s时,热影响半径r由82.69 m增加到99.23 m,增加率为20%,两者之间的关系呈指数规律变化,并且满足关系式r=-151.99×exp[-a/(5.14×10^(-7))]+98.14,其中R^(2)=0.97。本研究对中深层地埋管换热器的设计具有一定的参考意义。

摘要： 地埋管地源热泵技术可为冬季桥梁融雪工程提供绿色、环保的解决方案,但冬季工况地埋管换热效率的影响因素尚不明确.针对单U型地埋管换热器,采用数值计算方法,研究入口温度、回填材料配比、孔深和间距对冬季取热能力及周围土壤温度分布的影响.结合某桥梁实际供暖工况,建立3种不同埋深的单个换热器模型及3种不同间距的换热器群模型,并进行多工况条件下的影响因素对比分析.结果表明,系统运行48 h时,入口温度为2°C条件下的换热功率将较8°C时提高约82%;降低回填料中膨润土的质量分数有利于换热;随着换热器深度增加,每延米取热能力下降;扩大换热器间距可减弱彼此间的热干扰效应;运行8 h时,间距4 m条件下较间距3 m时换热功率提高5.4%,间距5 m条件下较间距4 m时提高1.9%.

摘要： 文章综合考虑热泵机组和埋管侧循环水泵总的运行能耗,建立了地源热泵系统耦合仿真平台,研究了不同地埋管换热流体速度对系统运行性能的影响,并进一步分析了不同因素对最佳运行流速的影响规律。研究结果表明,系统最佳运行流速为0.2~0.4 m/s,与0.6 m/s相比,系统全年运行能耗至少可降低7.2%~8.5%。土壤的热导率和比热容、管间距、回填材料以及管壁粗糙度和水泵效率基本不影响最佳运行流速范围。随着压缩机整体效率提高,最佳运行流速降低0.2~0.3 m/s,系统年运行能耗进一步降低了10.7%~11.7%。

摘要： 地埋管换热器是地源热泵系统的核心部件,根据不同情况可确定相应类型的应用,且其传热性能不仅与地埋管尺寸参数、埋管方式和循环水温度有关,还与系统运行状况等因素密切相关。总结分析了目前国内外在地埋管换热器传热问题方面的研究、对于浅层及中深层地热能的利用、围绕理论模型的建立及优化,描述了水平地埋管、竖直地埋管等所对应解析模型或数值模型的研究进展,并揭示了有关因素对地埋管传热性能的影响。最后,综合评述地埋管换热器传热过程的模拟,以提高模型精确度和实际性为目标给出相应的建议。内容综述为地热能利用提供参考依据,有利于地源热泵技术进一步的推广应用。

摘要： 文章利用COMSOL软件对宿州市某单U型地埋管换热器建立三维动态数值计算模型,模拟得到不同流速、不同进水温度下单U管进、出口温度分布图.结果 表明,夏季工况,随着进水流速和进水温度的升高,换热量逐渐增大,当进水流速达到3.5m3/h,进水温度达到37°C时,换热量不再增大;进口流速为1.3m3/h～2.3m3/h,进水温度在26°C～30°C范围内,换热效率较高,现场测试数据与模拟结果高度吻合.

摘要： 为了探索U型地埋管换热器的换热规律,文章采用数值仿真模拟对二维U型地埋管换热器换热性能进行了分析,并模拟钻孔内、外换热过程。结果表明:钻孔内部瞬态换热模拟刚开始的少许时间内,温度变化仅发生在U型管附近,随着时间的增加,温度变化覆盖整个钻孔区域,U型管内水的温度与回填材料温度接近一致,系统趋于稳定;钻孔外部瞬态换热模拟之初,温度变化主要发生在钻孔内部,随着时间的推移,钻孔壁外温度逐渐降低,钻孔壁以内的温度逐渐增加,钻孔壁内、外温度接近一致,系统趋于稳定。

摘要： 现有的竖直地埋管换热器分析模型通常忽略地下水流动和钻孔轴向导热的影响,且不适用于整个时间尺度的流体温升预测,普通的线热源模型产生的热响应延迟导致流体预测温升偏大.本文提出了一种同时考虑地下水流动和钻孔轴向导热影响的全时间尺度分析模型,适用的时间尺度从几分钟到数十年,并在此模型基础上进一步分析了钻孔内参数、运行时间和地下水流动对地埋管换热性能的影响.

摘要： 对地埋管换热器(GHE)进行分析是研究和应用地源热泵(GSHP)系统的基础,GHE长期热交换问题的计算也是推广地源热泵,改善其设计方法的关键.本文在线热源传热理论解的基础上,推导了动态热荷载条件下有限长线热源(FLS)和无限长线热源(ILS)的解析解,为能源桩工程提供了简单快速的分析方法,并用ANSYS有限元软件验证了动态荷载解析解在长期问题中的准确性.分析表明,该解析解可以较好地分析短期或长期的地埋管换热器热响应,有效减少地埋管长期换热问题的分析时间和难度,具有工程实用价值.

摘要： 通过现场热响应测试装置模拟夏季运行工况,依据采集的数据,通过分析得到沈阳某滑雪场公寓1号井和2号井的土壤平均导热系数分别为2.32W/(m·K)和2.46W/(m·K),单井换热量分别为76.63W/m和70.31W/m,得出土壤平均导热系数为2.39W/(m·K),平均单井换热量为73.47W/m.在测试基础上建立了全尺寸模型,对地埋管换热器的换热情况进行数值模拟,模拟得出地埋管换热器出口水温为19.52°C,与热响应测试得出的平均单井换热量基本吻合,误差为7.9％.热响应测试获得了可靠的土壤导热系数,为后期地埋管系统设计提供了基本依据,进而保证了空调系统运行的可靠性,达到设计效果.

摘要： 采用当量直径法,通过简化的总热阻公式,分析了各项热阻占总热阻的比例,进而找出合理的地埋管形式,结合实际工程确定U形地埋管换热器的设计方案.

摘要： 现有的竖直地埋管换热器分析模型通常忽略地下水流动和钻孔轴向导热的影响,且不适用于整个时间尺度的流体温升预测,普通的线热源模型产生的热响应延迟导致流体预测温升偏大.本文提出了一种同时考虑地下水流动和钻孔轴向导热影响的全时间尺度分析模型,适用的时间尺度从几分钟到数十年,并在此模型基础上进一步分析了钻孔内参数、运行时间和地下水流动对地埋管换热性能的影响.

摘要： 基于层换热理论,运用CFD软件模拟回水管保温对垂直单U型地埋管换热器换热性能的影响,进而通过“热响应测试仪”进行实验验证.研究结果表明:随着时间的推移,U型管换热器性能趋于稳定;适当的回水管保温可以有效的缓解热短路现象,提高换热器的性能;保温长度并非越长越好,回水管的最佳保温深度要综合考虑换热器的换热性能和热短路的影响.

摘要： 地埋管换热器是一种能利用浅层土壤地温能的新型节能技术.回顾了竖直埋管和桩基埋管换热器的传热机理与孔外解析传热模型,根据不同简化模式对模型进行综述,主要分为:无限长、有限长线热源;无限长、有限长柱面热源,以及螺旋热源和各向异性土中传热模型等.并且,针对桩基和竖直埋管的区别,对这些传热模型进行比较,总结出不同模型对不同换热器的适用性.最后,基于模型的发展趋势,给出目前存在的问题及发展方向.

摘要： 地埋管换热器作为地源热泵的重要组成部分,其换热效率直接影响到整个热泵机组的运行效率.冬夏季负荷的不平衡造成了土壤的冷/热量累积,为减缓这一效应,通常可以采用分区运行的方式.然而土壤的条件不同也会对分区运行产生影响,本文从土壤的导热系数入手,利用C语言进行编程,研究不同的导热系数对集群地埋管换热器分区运行的影响，得到了以下结论：①当冬夏季负荷不平衡率较大时，采用分区运行的模式可以有效减缓地下冷／热量累积，提高地埋管换热器的运行效率和使用寿命。②当土壤导热系数较小时，采用分区运行的效果更为显著，更适合采用分区运行的模式。

摘要： 这是第一次通过直接地表热量冷凝系统使用自动CO2热管系统,用于沥青街道的除冰融雪.除冰融雪系统完全受现场天气条件控制.地热源使蒸发的温热CO2上升到热管的顶部.在地表,CO2通过同时发生的热释放-冷凝,变为冷却液体返回到热管的蒸发区.这形成自动的热管循环并且在不使用任何外部能量的情况下加热街道表面.在德国巴德瓦德西(Bad Waldsee)的消防站使用基于热管原理的智能除冰融雪系统,作为EIFER/EnBW示范项目的一部分.特别设计的记录系统具有不同的直径和距离,用于涵盖消防站入口处的150m2的面积.为该项目开发了一个新的理论模型,考虑了所有耦合过程.使用该模型,现在可以描述耦合热管的完全热平衡.考虑所有相关参数(所需的管道尺寸、填充率、地表和地下系统的热管设计)以及气象条件.现场安装了一个由光纤电缆、PT100传感器、气象站和红外摄像机系统组成的监测系统.通过巴德瓦德西的复杂监控系统,可以检查和验证理论计算、描述融雪过程、路面温度分布模型以及路面、雪层和环境条件的热和质量传递.热管系统安装已经证明,制冷负荷可以被传输到地下,并且即使在非常低的地表温度,道路也可以通过地热资源加热.本项目中的测量和建模值是一致的,基于这些发现的详细理论计算将能够规划新的除冰融雪系统.这些可以通过使用热管和地埋管换热器来实现,并且可以应用于如机场和直升机着陆点、停车场与车库入口.

摘要： 地源热泵利用土壤低位热能取代高位热能达到为建筑室内供冷、供热的目的,以其节能、环保、可持续等特点逐渐获得越来越多行业相关人员的青睐.本文以南京某工程为原型,建立了数值计算模型,并将地埋管出口水温度的数值计算结果与实际采集数据进行对比,夏季运行1天与24天的相对误差分别为2.2％和1.5％.进一步的利用该模型分析了土壤各个物性参数对地埋管换热性能及对地温场的影响,为地源热泵的选址提供一定的理论依据.

摘要： 本发明提供一种地埋换热器、地源热泵系统及地埋换热器施工方法，所述地埋换热器包括主换热管以及连接在主换热管底端的配重；主换热管包括中心管及套在中心管外侧的透水管，透水管设置为水能够透过透水管的管壁且能在透水管的管壁内流动，中心管的顶端设置有出水支管，透水管的顶端设置有进水支管；其中，中心管的下部位置设置为与透水管连通；在主换热管位于地下的安装孔中时，透水管和安装孔之间的环状空间填充的固井材料形成包裹在透水管外侧的隔水层，从进水支管进入到透水管的管壁内的水能够从下部位置进入到中心管内，并从中心管向上流动至出水支管。本发明提供的技术方案中，地埋换热器的换热能力得到提升。

摘要： 本实用新型公开了一种用于地埋换热器的三通接头、地埋换热器和地源热泵系统，包括：本体，所述本体内限定出回水腔，所述本体上设有分别连通所述回水腔的第一进水口、第二进水口和回水口，所述回水口的流通面积大于等于所述第一进水口的流通面积且大于等于所述第二进水口的流通面积。根据本实用新型的用于地埋换热器的三通接头，克服了单U接头地埋换热系统的换热面积不足，双U接头地埋换热系统的管材用量多、成本高、进回水热短路严重等缺陷，在增大换热面积的同时，相对降低管材使用量，降低热短路和热损失，提高换热系统整体的换热效率，降低项目投资成本。

摘要： 本发明公开了一种小型地源热泵的地埋管换热器，涉及热泵装置技术领域，针对现有的工程量大的问题，现提出如下方案，其包括固定连接的热水箱和冷水箱，所述热水箱和冷水箱的内壁均固定连接有过滤板，所述热水箱的上侧固定连接有进水管，所述热水箱的底部固定连接有排出管，且排出管的另一端固定连接有多个平行设置的第一冷凝管，所述第一冷凝管远离排出管的一端通过三通连接有第二冷凝管和连接管，所述第二冷凝管的下端固定连接有连通管，本发明结构简单，使用方便，可以很好的进行热量的交换功能，减少体积，减少挖掘工程量，节约成本，同时控制流量，节约能源。

摘要： 本发明提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管包括：粘结在一起的聚乙烯管和金属管，所述聚乙烯管位于所述金属管的外侧。本发明提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统能够提高换热效率。

摘要： 本发明提供一种地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管连接件包括：内部填充相变蓄能材料的本体，所述本体的外表面设有至少两个用于固定地埋管的卡接部。本发明提供的地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统不仅能够提高地埋管换热器的蓄热能力，而且在土壤回填的过程中，地埋管周围的土壤都可以被压实，提高了回填材料的密实程度，进一步能够提高换热效率。

摘要： 本发明公开了一种小型地源热泵的地埋管换热器，涉及热泵装置技术领域，针对现有的工程量大的问题，现提出如下方案，其包括固定连接的热水箱和冷水箱，所述热水箱和冷水箱的内壁均固定连接有过滤板，所述热水箱的上侧固定连接有进水管，所述热水箱的底部固定连接有排出管，且排出管的另一端固定连接有多个平行设置的第一冷凝管，所述第一冷凝管远离排出管的一端通过三通连接有第二冷凝管和连接管，所述第二冷凝管的下端固定连接有连通管，本发明结构简单，使用方便，可以很好的进行热量的交换功能，减少体积，减少挖掘工程量，节约成本，同时控制流量，节约能源。

摘要： 本发明提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管包括：粘结在一起的聚乙烯管和金属管，所述聚乙烯管位于所述金属管的外侧。本发明提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统能够提高换热效率。

摘要： 本发明提供一种地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管连接件包括：内部填充相变蓄能材料的本体，所述本体的外表面设有至少两个用于固定地埋管的卡接部。本发明提供的地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统不仅能够提高地埋管换热器的蓄热能力，而且在土壤回填的过程中，地埋管周围的土壤都可以被压实，提高了回填材料的密实程度，进一步能够提高换热效率。

摘要： 本实用新型提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管包括：粘结在一起的聚乙烯管和金属管，所述聚乙烯管位于所述金属管的外侧。本实用新型提供一种地埋管、地埋管换热器及换热系统能够提高换热效率。

摘要： 本实用新型提供一种地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统，其中，地埋管连接件包括：内部填充相变蓄能材料的本体，所述本体的外表面设有至少两个用于固定地埋管的卡接部。本实用新型提供的地埋管连接件、地埋管换热器及换热系统不仅能够提高地埋管换热器的蓄热能力，而且在土壤回填的过程中，地埋管周围的土壤都可以被压实，提高了回填材料的密实程度，进一步能够提高换热效率。