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土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究

1前言土壤源热泵系统主要分为三个部分:室外埋地换热器系统、热泵机组系统、和室内空调采暖末端系统。与传统的空气源热泵系统相比,主要区别就在于室外埋地换热器系统。传统的空气源热泵系统把大气作为热源和热汇,而土壤源热泵则把土壤作为热源和热汇。根据有关研究,地表5m以下土壤的温度已相当稳定,基本不随季节变化,约等于该地区的年平均气温。与室外空气设计温度相比较,夏季土壤温度比室外空气温度低,冬季土壤温度则比室外空气温度高,并且埋地换热器不会对大气造成污染。因此,土壤源热泵在节能和环保方面具有很大优势。但由于土壤的热物性难以测定,而且埋地换热器换热性能影响因素复杂,埋地换热器的设计一直是整个土壤源热泵系统设计的重点和难点。2土壤基础参数的确定和分析2.1土壤初始温度的计算土壤的初始温度是土壤未受外界人为的热干扰前的温度分布,对换热器的换热性能影响很大,是换热器研究的基础。初始温度按下式计算[1]。ts(x,τ)=t0+A0exp[-x(πα...  (本文共5页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

太阳能土壤蓄热供暖(冷)系统埋地换热器性能研究

太阳能-土壤源热泵(Solar-Ground Source Heat Pump, SGSHP)因其利用太阳辐射热和可再生的浅层土壤热,被认为是21世纪一项最具有发展前途的、具有节能和环保意义的制冷空调技术。该系统是以太阳能作为主要热源的热泵系统。制约太阳能-土壤源热泵技术发展的因素很多,其中,太阳能的蓄存、地下埋管换热器换热和土壤热平衡问题一直是太阳能土壤源热泵技术的研究关键。本文在总结了国内外太阳能土壤源热泵技术与蓄能技术的基础上,将二者有机地结合在一起,设计了太阳能季节性土壤蓄热供暖(冷)系统(Heating (Cooling) System of Solar Seasonal Soil Storage),该系统主要是由太阳能集热系统、土壤蓄热系统、热泵机组、地板辐射末端装置组成。本文以该系统的地下埋管换热器作为研究对象,主要从以下几个方面进行了研究:首先,利用有限单元法建立了土壤换热器三维数理模型,模拟了系统连续运行两年土...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

土壤源热泵套管式垂直埋地换热器的传热研究

土壤源热泵是一种利用地下土壤代替大气环境作为冷(热)源的高效节能热泵系统。采用垂直埋地换热器的土壤源热泵系统以其占地面积少、适用范围广、恒温效果好、换热效率高、维护费用低等众多优势,得到了越来越广泛的关注和应用。垂直埋地换热器作为土壤源热泵与大地热交换的唯一设备,其传热效果对热泵的性能系数起着非常重要的作用。随着对土壤源热泵埋地换热器研究的不断深入,要求建立更精确的传热模型,从而更准确地分析传热过程,找出提高埋地换热器换热效率的有效途径。为此,本文主要作了以下工作:1.对现有几种传热模型的特点和适用条件进行了分析,特别是借用工程传热学中“集总参数法”判别准则的原理,对将钻孔看作“均匀圆柱热源”模型的适用条件进行了推导分析,提出了相应的准则判别式。2.在对现有传热模型进行分析的基础上,以套管型埋地换热器为例,根据热平衡理论和热传导微分方程,建立了系统长期稳定运行下的埋地换热器准稳态传热数学模型。该模型考虑了套管的几何尺寸和套管内流...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

沈阳建筑大学
沈阳建筑大学

直膨式土壤源热泵地下换热系统两相流动的传热研究

土壤源热泵系统是建筑领域可再生能源利用的重要形式之一,被称为是21世纪最具发展前途的一项空调新技术。与第二环路土壤源热泵系统相比,直接膨胀式土壤源热泵系统具有更为高效节能的优点,是未来土壤源热泵技术发展的趋势。在直接膨胀式土壤源热泵系统中,埋地换热器内的制冷剂流动换热过程是一个复杂的两相流动与相变传热问题。目前,地下换热系统的研究工作多以实验为主,地埋管内两相流动与传热过程的理论研究报道不多。以流体力学和传热学为基础,地埋管内的沸腾、凝结传热特性还有待进一步的研究。为此,本文主要做了以下工作:针对地埋管换热器内的制冷剂流动与传热过程,引入两相流混合物模型,对影响两相流混合物模型的相关因素进行分析,利用自定义函数技术添加相界面质量和热量传递源项,对两相流混合物模型进行修正,得到竖直埋地换热器两相流动沸腾换热模型。运用本文建立的模型,进行了不同进口质量流量、不同进口干度条件下回填土与U型管、U型管与流体间的三维换热与流动数值模拟,分...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

复合式热泵供热系统的耦合特性研究

在寒冷地区,建筑物的冬季供热能耗较大,土壤温度较低,单独采用土壤源热泵供热时的效率偏低。因地制宜地采用复合式热泵供热系统,可以提高系统的热效率,从而得到更好的节能效果。目前,国内对复合式热泵系统的研究主要以模拟研究或搭建小型实验台实验研究为主,缺乏实际工程的验证,往往与实际工程得到的实验数据差别很大。本文针对寒冷地区的气候特点、地质条件及负荷变化规律,对复合式地源热泵供热系统的耦合特性进行研究,并利用实际工程实验验证模型和模拟结果的正确性。研究的主要内容和结果如下:埋地换热器的性能是影响热泵性能的关键因素,本文首先在变热流条件下建立埋地换热器的传热模型,使其更加接近实际运行工况,为简化运算过程和节省运算时间,采用边界元法对埋地换热器进行热阻分析,然后自行编制埋地换热器模拟软件进行垂直U型管埋地换热器的性能模拟,并通过自行研制的热响应实验台验证了模拟结果的正确性。研究结果表明:为减少埋地换热器之间的相互换热影响,钻孔间距不能低于4...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

广东工业大学
广东工业大学

夏热冬暖地区地埋管换热器传热性能及耦合系统的研究

随着经济的发展以及人们环保意识的提高,走可持续能源发展的道路已成了全球性的重要发展战略。具有环保、节能等特点的地源热泵空调系统也愈来愈受到人们的重视。地源热泵空调系统是利用蕴藏于地下水、岩土、地表水中大量的低品位热能来实现对建筑空间空调目的的系统设备。目前土壤源热泵在寒冷地区的研究与工程应用十分踊跃,国家相应制定了很多设计与施工规范,但在冬暖夏热的南方地区(如广东、广西、海南以及东南亚地区)关于热泵技术的应用还处于理论论证与探索阶段,许多结论是定性的,缺乏实验数据的支撑,地源热泵技术是否适用于冬暖夏热地区,在该地区又如何合理地运用该项技术,是一个值得探讨的问题。基于此,本文对在广州大学城搭建的地埋管换热器换热性能实验台,进行了为期两年的各种实验研究,获得了大量的实验数据,通过对这些数据的分析,掌握了地埋管换热器的换热规律,这对开展南方地区地源热泵的研究很有意义。文中收集了实验所在地的水文地质情况,实验运用高精度的Agilent3...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>