地源热泵系统中岩土热物性与地埋管设计之间相关性的试验

发布时间：2017-09-11 19:13

  本文关键词：地源热泵系统中岩土热物性与地埋管设计之间相关性的试验

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【摘要】：地源热泵(GSHP)使用浅层地热能来进行供暖或制冷,只需要向系统中输入少量的高品位能源如电能,即可将低品位热能朝着高品位热能转移。它通过水与地能进行冷热交换作为冷热源。地层温度比较恒定,土壤在恒温层及增温层的温度变化较小,一般10m以下土壤的温度接近于年平均大气温度。因此,对比传统的空气源热泵,地源热泵可以在冬日提供更高的蒸发温度,在夏日提供更低的冷凝温度。我国的地源热泵起步不久,在热泵设计的一些取值方面规范不够完善。例如埋管间距在《地源热泵系统规范》里仅仅给出一个取值范围,实际大多地源热泵的设计人员在设计中仅通过设计人员的经验、场地的大小和防止钻井穿孔为依据设计钻孔间距。本文通过研究北京通州地区实验室钻井的土壤热物性和地温场的变化规律,优化地源热泵系统设计。提出确定最佳间距的方法以及最佳间歇运行的时间。一方面通过热物性测试得到的热物性参数设计间距,另一方面通过地温场直接的反应地埋孔周围温度的变化从而确认最佳间距。在对地温变化持续的观察中,发现温度场在热泵不间断运行的情况下,土壤温度变化的规律较接近二次多项式变化。长时间不停的运行主机,会使得土壤温度在度过前期小范围变化的过程后急速变化。
【关键词】：地源热泵(GSHP) 间距设计 热物性测试
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 前言9-19
• 1.1 研究目的和意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 地源热泵的研究现状12-13
• 1.2.2 热物性测试方法的研究现状13-14
• 1.2.3 热物性测试仪研究现状14-15
• 1.2.4 换热模型的研究现状15-16
• 1.3 存在的问题16
• 1.4 研究内容和技术路线16-17
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 技术路线16-17
• 1.5 主要完成工作量和取得成果17-19
• 第2章 地源热泵热物性原位试验19-32
• 2.1 热响应测试法介绍19-25
• 2.1.1 热物性测试仪的基本原理20-21
• 2.1.2 传热模型21-23
• 2.1.3 热物性参数计算方法23-25
• 2.2 现场热响应试验过程25-26
• 2.2.1 测试内容25
• 2.2.2 测试标准25
• 2.2.3 测试步骤25-26
• 2.3 热响应试验数据26-29
• 2.4 钻井间距的分析29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 地温场温度监测试验32-58
• 3.1 试验介绍32-37
• 3.1.1 地温场介绍32-34
• 3.1.2 实验原理34-35
• 3.1.3 实验仪器35-37
• 3.2 实验步骤37-38
• 3.3 实验数据收集与分析38-49
• 3.3.1 原始温度数据38-39
• 3.3.2 四处测温点随时间温度变化39-45
• 3.3.3 单U、双埋管U对比45-47
• 3.3.4 不同回填材料对比47-49
• 3.4 补充试验和夏日制冷试验49-57
• 3.4.1 水流对地温场的影响49-52
• 3.4.2 夏日制冷试验52-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 地温变化的预测与分析58-62
• 第5章 结论与建议62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 建议62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

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本文编号：832555