地源热泵系统中深层地埋管换热器的传热分析及其应用
发布时间：2021-09-09 14:32
如今全球气候变化、化石燃料消耗和能源安全已经成为人类面临的紧迫的课题,而建筑能耗在社会总能耗占有很大的比重。为了减少建筑行业的能源消耗和排放趋势,需要一个更可持续的建筑环境。实现这些目标是一项挑战,需要加快推进可再生能源的应用,这就要进行创造性的研究,开发创新技术以及相应的新方法和新设备。热泵技术应用在建筑供热以及空调领域可以把一次能源的利用效率大大提高,还可以减少CO2的排放量,减缓温室效应。因此热泵技术属于可再生能源利用的领域。在建筑空调供冷暖的热泵系统中采用了各种不同的环境热源和热汇。环境空气是一个很有吸引力的可以供热泵系统使用的热源和热汇,但是环境空气的特点是夏天高,冬天低,这样必然会降低热泵的COP。空气源热泵在冬季工况下还会产生结霜的问题,将结霜去除不但浪费很多的热量,也会降低供热的品质。从“地源热泵”（GSHP）应用范围来讲,我们通常认为土壤中的温度是基本不变的。在冬天,土壤的温度大大高于冬天室外的空气温度;在夏季,土壤的温度又低于室外空气温度,因此和空气源热泵做比较来说,地源热泵技术的效率提高很多。由于“地埋管地源热泵”（GCHP）系统是依靠循环液...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
热泵循环概念模型示意图
循环可以实现把热量从低温热源传输到高温热汇，但是其主流的形式是蒸气压缩循环在这种循环中，工质（制冷剂）依次经过蒸发、压缩和冷凝，以实现热量的转移。图1 中画出了组成该循环的各基本单元；图 1-2 的焓压图更好地表示了制冷剂在循环中状态变化。在冷凝器和蒸发器中焓值的改变就表明了单位质量流的制冷剂的换热速率
地埋管地源热泵技术以大地作为热泵供热空调系统的冷热源，具有节能高效的特点又有利于减轻由燃煤锅炉造成的大气污染，已经得到政府和公众的广泛认可[1,3]。对于地埋管地源热泵系统来说，最重要的是地埋管换热器。现在已经成熟的浅层地埋管换热器技术通常钻孔深度为 100 米左右，在实际应用中经常受到埋管用地不够的制约。中深层地埋管换热器是由此衍生出来的地埋管换热器的新变种，钻孔深度可达 2000 米以上。在探索中深层埋管换热器的工程实践中，由于管路强度和施工工艺的考虑，套管式成为主流的埋管形式，而不是采用浅层地埋管常用的 U 型管。在考虑深孔埋管换热器的传热分析时就需要对原来的浅层地埋管的传热模型和设计计算方法做相应的改进。这里主要有两个问题，一是虽然已经有很多关于单 U 和双 U 埋管钻孔的传热分析的成果[2, 99]，但至今仍很少见到对套管式埋管换热器传热的研究；二是深孔底部的温度可以高达50-80℃因此需要考虑地温梯度对深孔换热器传热的影响。本章集中关注套管式埋管换热器的传
【参考文献】：
期刊论文
[1]深井换热技术原理及其换热量评估[J]. 孔彦龙,陈超凡,邵亥冰,庞忠和,熊亮萍,汪集暘. 地球物理学报. 2017 (12)
[2]桩基螺旋埋管换热器的二维温度场分析[J]. 石磊,张方方,林芸,李新,方肇洪. 山东建筑大学学报. 2010(02)
[3]关于地埋管换热器热响应试验的讨论[J]. 方亮,张方方,方肇洪. 建筑热能通风空调. 2009(04)
[4]基于线热源模型的地下岩土热物性测试方法[J]. 于明志,彭晓峰,方肇洪,李晓东. 太阳能学报. 2006(03)
[5]土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统[J]. 余延顺,姚杨,李先庭,马最良. 暖通空调. 2005(12)
[6]倾斜埋管地热换热器稳态温度场分析[J]. 陈卫翠,崔萍,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2005(05)
[7]地热换热器的传热分析[J]. 方肇洪,刁乃仁,曾和义. 工程热物理学报. 2004(04)
[8]有渗流时地热换热器温度响应的解析解[J]. 刁乃仁,李琴云,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2003(03)
[9]用于现场测量深层岩土导热系数的简化方法[J]. 于明志,彭晓峰,方肇洪. 热能动力工程. 2003(05)
[10]竖直U型管地热换热器的准三维传热模型[J]. 刁乃仁,曾和义,方肇洪. 热能动力工程. 2003(04)
博士论文
[1]埋地换热器内热源理论与地源热泵运行特性研究[D]. 李新国.天津大学 2004
本文编号：3392263
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
热泵循环概念模型示意图
循环可以实现把热量从低温热源传输到高温热汇，但是其主流的形式是蒸气压缩循环在这种循环中，工质（制冷剂）依次经过蒸发、压缩和冷凝，以实现热量的转移。图1 中画出了组成该循环的各基本单元；图 1-2 的焓压图更好地表示了制冷剂在循环中状态变化。在冷凝器和蒸发器中焓值的改变就表明了单位质量流的制冷剂的换热速率
地埋管地源热泵技术以大地作为热泵供热空调系统的冷热源，具有节能高效的特点又有利于减轻由燃煤锅炉造成的大气污染，已经得到政府和公众的广泛认可[1,3]。对于地埋管地源热泵系统来说，最重要的是地埋管换热器。现在已经成熟的浅层地埋管换热器技术通常钻孔深度为 100 米左右，在实际应用中经常受到埋管用地不够的制约。中深层地埋管换热器是由此衍生出来的地埋管换热器的新变种，钻孔深度可达 2000 米以上。在探索中深层埋管换热器的工程实践中，由于管路强度和施工工艺的考虑，套管式成为主流的埋管形式，而不是采用浅层地埋管常用的 U 型管。在考虑深孔埋管换热器的传热分析时就需要对原来的浅层地埋管的传热模型和设计计算方法做相应的改进。这里主要有两个问题，一是虽然已经有很多关于单 U 和双 U 埋管钻孔的传热分析的成果[2, 99]，但至今仍很少见到对套管式埋管换热器传热的研究；二是深孔底部的温度可以高达50-80℃因此需要考虑地温梯度对深孔换热器传热的影响。本章集中关注套管式埋管换热器的传
【参考文献】：
期刊论文
[1]深井换热技术原理及其换热量评估[J]. 孔彦龙,陈超凡,邵亥冰,庞忠和,熊亮萍,汪集暘. 地球物理学报. 2017 (12)
[2]桩基螺旋埋管换热器的二维温度场分析[J]. 石磊,张方方,林芸,李新,方肇洪. 山东建筑大学学报. 2010(02)
[3]关于地埋管换热器热响应试验的讨论[J]. 方亮,张方方,方肇洪. 建筑热能通风空调. 2009(04)
[4]基于线热源模型的地下岩土热物性测试方法[J]. 于明志,彭晓峰,方肇洪,李晓东. 太阳能学报. 2006(03)
[5]土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统[J]. 余延顺,姚杨,李先庭,马最良. 暖通空调. 2005(12)
[6]倾斜埋管地热换热器稳态温度场分析[J]. 陈卫翠,崔萍,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2005(05)
[7]地热换热器的传热分析[J]. 方肇洪,刁乃仁,曾和义. 工程热物理学报. 2004(04)
[8]有渗流时地热换热器温度响应的解析解[J]. 刁乃仁,李琴云,方肇洪. 山东建筑工程学院学报. 2003(03)
[9]用于现场测量深层岩土导热系数的简化方法[J]. 于明志,彭晓峰,方肇洪. 热能动力工程. 2003(05)
[10]竖直U型管地热换热器的准三维传热模型[J]. 刁乃仁,曾和义,方肇洪. 热能动力工程. 2003(04)
博士论文
[1]埋地换热器内热源理论与地源热泵运行特性研究[D]. 李新国.天津大学 2004
本文编号：3392263
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3392263.html
