地源熱泵系統(tǒng)中深層地埋管換熱器的傳熱分析及其應用
發(fā)布時間：2021-09-09 14:32
如今全球氣候變化、化石燃料消耗和能源安全已經(jīng)成為人類面臨的緊迫的課題,而建筑能耗在社會總能耗占有很大的比重。為了減少建筑行業(yè)的能源消耗和排放趨勢,需要一個更可持續(xù)的建筑環(huán)境。實現(xiàn)這些目標是一項挑戰(zhàn),需要加快推進可再生能源的應用,這就要進行創(chuàng)造性的研究,開發(fā)創(chuàng)新技術以及相應的新方法和新設備。熱泵技術應用在建筑供熱以及空調領域可以把一次能源的利用效率大大提高,還可以減少CO2的排放量,減緩溫室效應。因此熱泵技術屬于可再生能源利用的領域。在建筑空調供冷暖的熱泵系統(tǒng)中采用了各種不同的環(huán)境熱源和熱匯。環(huán)境空氣是一個很有吸引力的可以供熱泵系統(tǒng)使用的熱源和熱匯,但是環(huán)境空氣的特點是夏天高,冬天低,這樣必然會降低熱泵的COP。空氣源熱泵在冬季工況下還會產(chǎn)生結霜的問題,將結霜去除不但浪費很多的熱量,也會降低供熱的品質。從“地源熱泵”（GSHP）應用范圍來講,我們通常認為土壤中的溫度是基本不變的。在冬天,土壤的溫度大大高于冬天室外的空氣溫度;在夏季,土壤的溫度又低于室外空氣溫度,因此和空氣源熱泵做比較來說,地源熱泵技術的效率提高很多。由于“地埋管地源熱泵”（GCHP）系統(tǒng)是依靠循環(huán)液...
【文章來源】：山東建筑大學山東省
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
熱泵循環(huán)概念模型示意圖
循環(huán)可以實現(xiàn)把熱量從低溫熱源傳輸?shù)礁邷責釁R，但是其主流的形式是蒸氣壓縮循環(huán)在這種循環(huán)中，工質（制冷劑）依次經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮和冷凝，以實現(xiàn)熱量的轉移。圖1 中畫出了組成該循環(huán)的各基本單元；圖 1-2 的焓壓圖更好地表示了制冷劑在循環(huán)中狀態(tài)變化。在冷凝器和蒸發(fā)器中焓值的改變就表明了單位質量流的制冷劑的換熱速率
地埋管地源熱泵技術以大地作為熱泵供熱空調系統(tǒng)的冷熱源，具有節(jié)能高效的特點又有利于減輕由燃煤鍋爐造成的大氣污染，已經(jīng)得到政府和公眾的廣泛認可[1,3]。對于地埋管地源熱泵系統(tǒng)來說，最重要的是地埋管換熱器�，F(xiàn)在已經(jīng)成熟的淺層地埋管換熱器技術通常鉆孔深度為 100 米左右，在實際應用中經(jīng)常受到埋管用地不夠的制約。中深層地埋管換熱器是由此衍生出來的地埋管換熱器的新變種，鉆孔深度可達 2000 米以上。在探索中深層埋管換熱器的工程實踐中，由于管路強度和施工工藝的考慮，套管式成為主流的埋管形式，而不是采用淺層地埋管常用的 U 型管。在考慮深孔埋管換熱器的傳熱分析時就需要對原來的淺層地埋管的傳熱模型和設計計算方法做相應的改進。這里主要有兩個問題，一是雖然已經(jīng)有很多關于單 U 和雙 U 埋管鉆孔的傳熱分析的成果[2, 99]，但至今仍很少見到對套管式埋管換熱器傳熱的研究；二是深孔底部的溫度可以高達50-80℃因此需要考慮地溫梯度對深孔換熱器傳熱的影響。本章集中關注套管式埋管換熱器的傳
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深井換熱技術原理及其換熱量評估[J]. 孔彥龍,陳超凡,邵亥冰,龐忠和,熊亮萍,汪集暘. 地球物理學報. 2017 (12)
[2]樁基螺旋埋管換熱器的二維溫度場分析[J]. 石磊,張方方,林蕓,李新,方肇洪. 山東建筑大學學報. 2010(02)
[3]關于地埋管換熱器熱響應試驗的討論[J]. 方亮,張方方,方肇洪. 建筑熱能通風空調. 2009(04)
[4]基于線熱源模型的地下巖土熱物性測試方法[J]. 于明志,彭曉峰,方肇洪,李曉東. 太陽能學報. 2006(03)
[5]土壤蓄冷與土壤耦合熱泵集成系統(tǒng)[J]. 余延順,姚楊,李先庭,馬最良. 暖通空調. 2005(12)
[6]傾斜埋管地熱換熱器穩(wěn)態(tài)溫度場分析[J]. 陳衛(wèi)翠,崔萍,方肇洪. 山東建筑工程學院學報. 2005(05)
[7]地熱換熱器的傳熱分析[J]. 方肇洪,刁乃仁,曾和義. 工程熱物理學報. 2004(04)
[8]有滲流時地熱換熱器溫度響應的解析解[J]. 刁乃仁,李琴云,方肇洪. 山東建筑工程學院學報. 2003(03)
[9]用于現(xiàn)場測量深層巖土導熱系數(shù)的簡化方法[J]. 于明志,彭曉峰,方肇洪. 熱能動力工程. 2003(05)
[10]豎直U型管地熱換熱器的準三維傳熱模型[J]. 刁乃仁,曾和義,方肇洪. 熱能動力工程. 2003(04)
博士論文
[1]埋地換熱器內熱源理論與地源熱泵運行特性研究[D]. 李新國.天津大學 2004
本文編號：3392263
【文章來源】：山東建筑大學山東省
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
熱泵循環(huán)概念模型示意圖
循環(huán)可以實現(xiàn)把熱量從低溫熱源傳輸?shù)礁邷責釁R，但是其主流的形式是蒸氣壓縮循環(huán)在這種循環(huán)中，工質（制冷劑）依次經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮和冷凝，以實現(xiàn)熱量的轉移。圖1 中畫出了組成該循環(huán)的各基本單元；圖 1-2 的焓壓圖更好地表示了制冷劑在循環(huán)中狀態(tài)變化。在冷凝器和蒸發(fā)器中焓值的改變就表明了單位質量流的制冷劑的換熱速率
地埋管地源熱泵技術以大地作為熱泵供熱空調系統(tǒng)的冷熱源，具有節(jié)能高效的特點又有利于減輕由燃煤鍋爐造成的大氣污染，已經(jīng)得到政府和公眾的廣泛認可[1,3]。對于地埋管地源熱泵系統(tǒng)來說，最重要的是地埋管換熱器�，F(xiàn)在已經(jīng)成熟的淺層地埋管換熱器技術通常鉆孔深度為 100 米左右，在實際應用中經(jīng)常受到埋管用地不夠的制約。中深層地埋管換熱器是由此衍生出來的地埋管換熱器的新變種，鉆孔深度可達 2000 米以上。在探索中深層埋管換熱器的工程實踐中，由于管路強度和施工工藝的考慮，套管式成為主流的埋管形式，而不是采用淺層地埋管常用的 U 型管。在考慮深孔埋管換熱器的傳熱分析時就需要對原來的淺層地埋管的傳熱模型和設計計算方法做相應的改進。這里主要有兩個問題，一是雖然已經(jīng)有很多關于單 U 和雙 U 埋管鉆孔的傳熱分析的成果[2, 99]，但至今仍很少見到對套管式埋管換熱器傳熱的研究；二是深孔底部的溫度可以高達50-80℃因此需要考慮地溫梯度對深孔換熱器傳熱的影響。本章集中關注套管式埋管換熱器的傳
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深井換熱技術原理及其換熱量評估[J]. 孔彥龍,陳超凡,邵亥冰,龐忠和,熊亮萍,汪集暘. 地球物理學報. 2017 (12)
[2]樁基螺旋埋管換熱器的二維溫度場分析[J]. 石磊,張方方,林蕓,李新,方肇洪. 山東建筑大學學報. 2010(02)
[3]關于地埋管換熱器熱響應試驗的討論[J]. 方亮,張方方,方肇洪. 建筑熱能通風空調. 2009(04)
[4]基于線熱源模型的地下巖土熱物性測試方法[J]. 于明志,彭曉峰,方肇洪,李曉東. 太陽能學報. 2006(03)
[5]土壤蓄冷與土壤耦合熱泵集成系統(tǒng)[J]. 余延順,姚楊,李先庭,馬最良. 暖通空調. 2005(12)
[6]傾斜埋管地熱換熱器穩(wěn)態(tài)溫度場分析[J]. 陳衛(wèi)翠,崔萍,方肇洪. 山東建筑工程學院學報. 2005(05)
[7]地熱換熱器的傳熱分析[J]. 方肇洪,刁乃仁,曾和義. 工程熱物理學報. 2004(04)
[8]有滲流時地熱換熱器溫度響應的解析解[J]. 刁乃仁,李琴云,方肇洪. 山東建筑工程學院學報. 2003(03)
[9]用于現(xiàn)場測量深層巖土導熱系數(shù)的簡化方法[J]. 于明志,彭曉峰,方肇洪. 熱能動力工程. 2003(05)
[10]豎直U型管地熱換熱器的準三維傳熱模型[J]. 刁乃仁,曾和義,方肇洪. 熱能動力工程. 2003(04)
博士論文
[1]埋地換熱器內熱源理論與地源熱泵運行特性研究[D]. 李新國.天津大學 2004
本文編號：3392263
本文鏈接：http://sikaile.net/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3392263.html
