桩基埋管地源热泵与空气源热泵系统对比研究

1

作者 王福慧 孔纲强 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第2期477-484,共8页

能量桩技术作为超低能耗建筑的技术手段之一,逐步获得工程技术人员的关注;面向超低能耗建筑采暖/制冷需求,依托“坝道工程医院”中试场地示范绿色建筑,基于Revit软件构建超低能耗建筑及桩基埋管(能量桩)、钻孔埋管地源热泵系统模型,结合... 能量桩技术作为超低能耗建筑的技术手段之一,逐步获得工程技术人员的关注;面向超低能耗建筑采暖/制冷需求,依托“坝道工程医院”中试场地示范绿色建筑,基于Revit软件构建超低能耗建筑及桩基埋管(能量桩)、钻孔埋管地源热泵系统模型,结合TRNSYS软件分析河南平舆地区超低能耗办公建筑全年负荷需求;对比研究地源热泵系统与空气源热泵系统供给端的性能,研究源侧以及负荷侧供回水温差变化,探讨地源热泵系统运维过程中土层温度变化规律,初步分析通过能量桩替代部分钻孔埋管的可行性。研究结果表明:由桩基埋管与钻孔埋管组成的地源热泵系统相比空气源热泵系统节能率超过30%;经过一个制冷季或采暖季地埋管系统土层温度分别上升1.84℃或降低1.40℃,系统运行10年后,能量桩土层平均温度上升至17.40℃,地埋管土层平均温度上升至18.00℃,导致土层产生“热堆积”;依托工程条件下,通过建筑桩基内埋管替代部分钻孔埋管,可以节省约25%的初始投资费用,系统运行节能率超过30%。 展开更多

关键词 超低能耗建筑 地源热泵系统 空气源热泵系统 能量桩 钻孔埋管

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寒冷地区埋管式地源热泵系统热平衡分析 被引量：7

2

作者 李钰楠 杜震宇 姜振涛 《可再生能源》 CAS 北大核心 2015年第11期1679-1685,共7页

以黄土高原寒冷地区埋管式地源热泵系统工程为平台，进行了为期两年的供热、恢复、供冷长期试验。在间歇制冷工况下，对换热井内岩土体的温度响应进行了研究。研究结果显示，开机30h后，岩土体温度趋于稳定，温度波动幅度为0．18-0．38... 以黄土高原寒冷地区埋管式地源热泵系统工程为平台，进行了为期两年的供热、恢复、供冷长期试验。在间歇制冷工况下，对换热井内岩土体的温度响应进行了研究。研究结果显示，开机30h后，岩土体温度趋于稳定，温度波动幅度为0．18-0．38℃；停机82h后，岩土体温度基本恢复稳定，温度下降范围仅为O．06～0．19℃。通过对工程岩土体热平衡分析发现，单纯地以全年累计冷热负荷的差异来判断岩土体的热平衡是值得商榷的。建议从全年累计冷热负荷平衡和岩土体的温度响应特性两个角度进行综合分析，进而确定埋管式地源热泵的适用性，以保证埋管式地源热泵系统长期稳定可靠地运行。试验结果可为黄土高原寒冷地区埋管式地源热泵系统的推广应用提供参考。 展开更多

关键词 埋管式地源热泵 岩土体热平衡 温度响应 长期试验

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太阳能-土壤源热泵耦合系统及其地埋管系统 被引量：13

3

作者 王成勇 陈炳文 +2 位作者 陈文明 王雁生 胡映宁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期77-82,共6页

建立了太阳能-土壤源热泵耦合型热水系统实验平台,研究了在秋冬季不同运行条件下该系统的运行特性,分析了地下埋管系统中钻孔回填材料、U型管工作模式、套管内循环液流动模式、套管外管与内管的导热系数比等对系统制热效果的影响。研究... 建立了太阳能-土壤源热泵耦合型热水系统实验平台,研究了在秋冬季不同运行条件下该系统的运行特性,分析了地下埋管系统中钻孔回填材料、U型管工作模式、套管内循环液流动模式、套管外管与内管的导热系数比等对系统制热效果的影响。研究表明,太阳能土壤源热泵系统在国内亚热带地区可以获得良好的应用,并给出了埋地换热器的合理形式。 展开更多

关键词 太阳能-土壤源热泵 运行特性 地下埋管系统 实验研究

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土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究 被引量：14

4

作者 刘正华 陈汝东 +1 位作者 李芃 刘士龙 《流体机械》 CSCD 北大核心 2007年第3期63-67,共5页

对土壤源热泵系统埋地换热器的影响因素进行研究,分析三种获得土壤热物性参数的方法,得到利用现场测试法较精确。搭建实验台对埋地换热器传热量进行测试,发现室内负荷和埋管循环水流量对埋地管与土壤的换热量影响较大,利用圆柱源传热模... 对土壤源热泵系统埋地换热器的影响因素进行研究,分析三种获得土壤热物性参数的方法,得到利用现场测试法较精确。搭建实验台对埋地换热器传热量进行测试,发现室内负荷和埋管循环水流量对埋地管与土壤的换热量影响较大,利用圆柱源传热模型进行模拟验证,模拟结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 土壤源热泵系统 埋地换热器 性能研究 换热量

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U型埋管地源热泵系统实验研究 被引量：5

5

作者 赵军 张春雷 +2 位作者 李新国 李丽新 宋德坤 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2004年第6期65-67,共3页

结合一地源热泵示范工程,建立了垂直竖井与地基桩单 U 型管埋地换热器联合使用的地源热泵系统的综合性能实验装置。通过对全年运行测试数据的分析,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸(排)热量、制热(冷)量及循... 结合一地源热泵示范工程,建立了垂直竖井与地基桩单 U 型管埋地换热器联合使用的地源热泵系统的综合性能实验装置。通过对全年运行测试数据的分析,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸(排)热量、制热(冷)量及循环性能,为地源热泵的工程设计提供了参考。 展开更多

关键词 换热器 U型埋管 地源热泵系统 实验

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神经网络模型在地源热泵地下埋管换热系统中的应用 被引量：5

6

作者 易新 刘宪英 《流体机械》 CSCD 2002年第8期45-49,36,共6页

针对不同输入和输出变量建立了神经网络预测模型 ,对埋管换热进行模拟计算和预测 ,计算结果表明 :神经网络的模拟值与实验值相当一致 ,计算精度高。

关键词 地源热泵 地下埋管 换热系统 神经网络模型

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以废弃冻结管为地下埋管换热器的地源热泵系统设计研究

7

作者 牛永胜 王建学 刘瑞斌 《煤炭工程》 北大核心 2013年第9期11-13,16,共4页

煤矿冻结法施工后遗留大量废弃的冻结管,这些冻结管管径粗,埋深大。用废弃冻结管作为地埋管换热器,不但换热量远超过传统地源热泵的地埋管换热器,而且废物利用,大大节约了工程投资。文章以实际工程为例,介绍了利用冻结管作为地源热泵换... 煤矿冻结法施工后遗留大量废弃的冻结管,这些冻结管管径粗,埋深大。用废弃冻结管作为地埋管换热器,不但换热量远超过传统地源热泵的地埋管换热器,而且废物利用,大大节约了工程投资。文章以实际工程为例,介绍了利用冻结管作为地源热泵换热器的热泵系统工程设计方法。 展开更多

关键词 冻结管 地源热泵系统 系统设计 换热器 地下埋管

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某中深层地埋管地源热泵系统测试与分析 被引量：6

8

作者 郭海明 吴军虎 +3 位作者 胡平放 任虎俊 张静 李振兴 《中国矿业》 2023年第1期165-172,共8页

中深层地热“取热不取水”技术是中深层地埋管地源热泵系统的核心,是影响整个系统设计与性能的主要因素。为了更全面地认识中深层地埋管地源热泵系统性能,本文对位于陕西省某矿区的孔深为3183 m的中深层地埋管地源热泵系统进行了测试,... 中深层地热“取热不取水”技术是中深层地埋管地源热泵系统的核心,是影响整个系统设计与性能的主要因素。为了更全面地认识中深层地埋管地源热泵系统性能,本文对位于陕西省某矿区的孔深为3183 m的中深层地埋管地源热泵系统进行了测试,测试参数包括地下岩土层初始平均温度、地热井取热能力、热泵系统运行工况参数及系统冬季性能系数,获得了部分数据,并对结果进行了分析。通过分析可知,该地热井井底初始温度为107℃,不同深度地下温度的平均温度约70℃;单位管长换热量为217.4 W/m,在供水温度为70℃,采用散热片为末端,供暖部分负荷率约为25%时,系统性能系数为1.99。本文研究可为中深层地埋管地源热泵系统设计及运行提供参考。 展开更多

关键词 中深层地埋管地源热泵系统 井底初始温度 换热量 供水温度 性能系数

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基于水平等尺度物理模型试验的地埋管换热性能关键影响因素

9

作者 王春磊 张佳乐 +3 位作者 李玉山 何剑波 谭松成 骆进 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期196-205,共10页

地埋管换热性能受多种因素影响,但由于现场测试难度大、耗时长和费用较高,前人大多仅针对单一因素展开研究,缺乏对其关键因素的系统了解。提出了一种水平等尺度模型平台,该平台可多次重复测试不同影响因素对地埋管换热效果的影响,在验... 地埋管换热性能受多种因素影响,但由于现场测试难度大、耗时长和费用较高,前人大多仅针对单一因素展开研究,缺乏对其关键因素的系统了解。提出了一种水平等尺度模型平台,该平台可多次重复测试不同影响因素对地埋管换热效果的影响,在验证了水平等尺度模型可靠性的基础上,测试了三进一出型和单U型地埋管的换热效率,并进一步测试了管间距对其换热性能的影响,最后通过数值模拟分析了影响地埋管换热效率的机制。结果表明:在1.0和2.0 kW 2种功率下,与单U型地埋管相比,三进一出型地埋管的钻孔热阻分别降低了10.2%和35.9%,平均能效系数分别提高了3.4%和28.8%;当三进一出型埋管间距由60 mm增加至120 mm时,钻孔热阻降低了28.7%;管壁厚度的增大导致地埋管出口水温呈线性升高,管壁热阻也呈线性增大;扩大管间距时,出口流体温度和钻孔中心点处温度降低,这说明扩大管间距可以充分降低管间热干扰,达到提升换热效率的目的。因此,三进一出型地埋管充分利用了减薄进水管壁以减少热阻、增加出水管壁厚度以减少热损失的特点,且通过多管增大换热面积、增加管间距、减少管间热干扰等综合措施,显著提升了地埋管的整体换热效率。研究成果可为地埋管换热性能分析提供重要的实践手段,并为提升地埋管换热效率提供关键依据。 展开更多

关键词 地源热泵系统 地埋管换热器 换热性能 水平等尺度物理模型 机理研究

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地源热泵技术讲座(四) 地埋管地源热泵系统 被引量：3

10

作者 胡连营 《可再生能源》 CAS 2008年第4期122-124,共3页

1地埋管换热器的分析 （1）地理管换热器的传热 地埋管地源热泵系统利用地埋管换热器与岩土体进行热交换。地埋管换热器设计是否合理，决定着系统的经济性和运行的可靠性。地埋管换热器由埋于地下的密闭循环管组构成。根据管路埋置方... 1地埋管换热器的分析 （1）地理管换热器的传热 地埋管地源热泵系统利用地埋管换热器与岩土体进行热交换。地埋管换热器设计是否合理，决定着系统的经济性和运行的可靠性。地埋管换热器由埋于地下的密闭循环管组构成。根据管路埋置方式不同，分为水平埋管和竖直埋管2种。水平埋管投资少、施工简单；竖直埋管占地少、换热性能稳定。 展开更多

关键词 地源热泵系统 埋管换热器 技术讲座 竖直埋管 水平埋管 换热器设计 性能稳定 热交换

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埋管换热器布置形式对地源热泵系统性能的影响 被引量：2

11

《农业工程技术》 2017年第25期69-69,共1页

地埋管地源热泵的埋管形式一般可分为水平埋管和竖直埋管换热器两大类。水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低,但由于水平埋管通常是浅层埋管,相对于竖直埋管而言,换热能力小,且占地面积相对较大,不适合我国地少人多的国情。竖直埋... 地埋管地源热泵的埋管形式一般可分为水平埋管和竖直埋管换热器两大类。水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低,但由于水平埋管通常是浅层埋管,相对于竖直埋管而言,换热能力小,且占地面积相对较大,不适合我国地少人多的国情。竖直埋管换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地埋管换热器。由于竖直埋管换热器具有占地少、工作性能稳定等优点,因此在实际运用中竖直埋管已成为主导形式。以下针对竖直埋管换热器,具体介绍其布置形式对地源热泵的影响。 展开更多

关键词 地源热泵系统 埋管换热器 性能稳定 布置 水平埋管 竖直埋管 占地面积 软土地区

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日光温室中太阳能-地源热泵跨季节分区蓄热特性研究

12

作者 王建强 杨培林 鲍玲玲 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期254-262,共9页

为有效解决日光温室大棚中地源热泵(GSHP)系统运行导致的土壤温度逐年降低和太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHP)导致的夏季土壤温度过高的问题,提出一种SAGSHP跨季节分区蓄热模式,将地埋管分为4个区域,采用TRNSYS-18软件,通过对不同跨季节... 为有效解决日光温室大棚中地源热泵(GSHP)系统运行导致的土壤温度逐年降低和太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHP)导致的夏季土壤温度过高的问题,提出一种SAGSHP跨季节分区蓄热模式,将地埋管分为4个区域,采用TRNSYS-18软件,通过对不同跨季节分区蓄热运行模式的仿真模拟,得到最佳分区蓄热策略。结果表明:最佳模式为春季过渡与供冷季1/2区域连接太阳能蓄热,秋季过渡与供暖季全区连接太阳能蓄热,同时秋季过渡季1/2区域供暖或供冷,其余时间段全区供暖或供冷。最佳模式土壤温度在10 a内保持稳定,热泵机组在夏季运行时其性能系数(COP)降低最为缓慢,机组运行稳定性高于传统SAGSHP系统,10 a内系统运行的性能系数(SCOP)平均每年高于GSHP系统57%、高于传统SAGSHP系统5.4%,且最佳模式系统运行SCOP逐年升高,第10年最佳模式系统运行SCOP高于GSHP系统70.6%、高于传统SAGSHP系统10.4%。 展开更多

关键词 太阳能 温室 蓄热 地源热泵 地埋管分区 系统设计

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地源热泵地埋管换热器热响应测试分析 被引量：7

13

作者 李慧星 李国柱 +2 位作者 陈其针 付永亮 张剑 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第5期931-935,共5页

目的获得可靠的岩土综合导热系数,为地源热泵地埋管换热器提供正确的设计参数.方法以沈阳近郊低山丘陵地区某地源热泵工程为例,基于岩土热响应的原理,建立了现场测试岩土导热系数的方法,阐述了热响应测试的理论基础,利用线热源模型分析... 目的获得可靠的岩土综合导热系数,为地源热泵地埋管换热器提供正确的设计参数.方法以沈阳近郊低山丘陵地区某地源热泵工程为例,基于岩土热响应的原理,建立了现场测试岩土导热系数的方法,阐述了热响应测试的理论基础,利用线热源模型分析和计算了测试数据.结果该低山丘陵地区的岩土具有较好的导热能力,两处测井的岩土导热系数分别为2.12 W/(m.K)和2.33 W/(m.K);与推荐的相似岩土导热系数比较显示,测试结果在合理范围.结论岩土导热系数是正确设计地埋管换热器的先决条件,现场岩土热响应测试可以获得可靠的岩土综合导热系数;经过分析计算,测试地点的岩土综合导热系数为2.23 W/(m.K),具有良好的热传导能力;测试和分析方法可为相似工程提供应用借鉴. 展开更多

关键词 地源热泵系统 地埋管换热器 热响应测试 导热系数

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基于运行策略的某复合式地源热泵系统运行优化分析 被引量：16

14

作者 武佳琛 张旭 +1 位作者 周翔 刘海霞 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期6-12,29,共8页

以华东地区的某大型客站复合式地源热泵系统为研究对象,通过对系统的连续实地测试,在其供冷季节的实测数据基础上,分析系统运行策略对地源热泵地埋管换热性能和机组性能的影响,提出其运行策略的优化途径,并以系统仿真软件TRNSYS为平台,... 以华东地区的某大型客站复合式地源热泵系统为研究对象,通过对系统的连续实地测试,在其供冷季节的实测数据基础上,分析系统运行策略对地源热泵地埋管换热性能和机组性能的影响,提出其运行策略的优化途径,并以系统仿真软件TRNSYS为平台,搭建系统仿真模型,通过模拟系统多年运行,分析三种运行策略的可行性,认为夜间间歇的地源热泵机组优先制冷的运行方式,有利于系统的多年稳定运行,是较优的运行策略。 展开更多

关键词 复合式地源热泵系统 运行策略 地埋管换热特性 运行数据 系统模拟仿真

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武汉地区混合式土壤源热泵系统的优化运行 被引量：7

15

作者 欧阳长文 徐菱虹 +1 位作者 许双霜 胡平放 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期832-838,共7页

针对武汉地区混合式热泵系统在运行时出现的热积累现象,利用Fluent软件建立武汉地区某办公楼的冷却塔-土壤源热泵模型,并在传统的温差控制策略的基础上提出两种控制策略——夜间冷却塔运行策略和夜间热泵制热工况运行策略。通过模拟研究... 针对武汉地区混合式热泵系统在运行时出现的热积累现象,利用Fluent软件建立武汉地区某办公楼的冷却塔-土壤源热泵模型,并在传统的温差控制策略的基础上提出两种控制策略——夜间冷却塔运行策略和夜间热泵制热工况运行策略。通过模拟研究,比较3种控制策略的优缺点,发现夜间热泵制热工况运行的控制策略可对土壤起到较好的降温作用,可有效解决系统长期运行热积累的问题。 展开更多

关键词 混合式土壤源热泵系统 FLUENT 经济性 地埋管 冷却塔

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含水层热-渗运移机理的地源热泵实验系统研发 被引量：6

16

作者 马玖辰 王文君 +2 位作者 王宇 李高裕 郭福雁 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第11期88-93,151,共7页

基于地埋管换热器热阻与热容模型(TRCM),对地埋管换热器传热控制方程和含水层渗流-传热控制方程进行优化。根据相似准则原理,采用方程分析法,设计、搭建渗流砂箱及地埋管换热系统;根据地源热泵系统运行原理和测试方法,设计、构建包括热... 基于地埋管换热器热阻与热容模型(TRCM),对地埋管换热器传热控制方程和含水层渗流-传热控制方程进行优化。根据相似准则原理,采用方程分析法,设计、搭建渗流砂箱及地埋管换热系统;根据地源热泵系统运行原理和测试方法,设计、构建包括热泵机组、空调末端、渗流砂箱水动力系统以及控制测试平台的一套适用于实验室尺度下的地源热泵实验系统。对比分析表明,地埋管进出水温差、含水层过余温度的数值计算结果和实验数据之间的均方根误差均不超过5%。因此,设计、搭建的地源热泵实验系统可以再现实际工程中地埋管换热器内循环流体的传热过程,同时有效预测在地下水渗流作用下地埋管换热器井群所在含水层温度场的演化过程。 展开更多

关键词 地源热泵 地下水渗流 室内实验系统 地埋管换热器 温度响应

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新疆首个地埋管地源热泵工程成功运行

17

作者 李易峰 《农村电气化》 2009年第5期26-26,共1页

新疆电力科学院新院址采用地源热泵技术提供采暖和空调，其工作原理是利用地下浅层地热资源供热，夏季又可制冷的高效节能空调系统，通过输入少量的高品位能源如电能，实现低品位热能向高品位转移。冬季把地热能中的热量取出来，用热泵... 新疆电力科学院新院址采用地源热泵技术提供采暖和空调，其工作原理是利用地下浅层地热资源供热，夏季又可制冷的高效节能空调系统，通过输入少量的高品位能源如电能，实现低品位热能向高品位转移。冬季把地热能中的热量取出来，用热泵提升温度后供给室内采暖；夏季把室内热量抽出来，释放到地下水和土壤中进行制冷。据介绍，新疆电力科学院地埋管地源热泵工程可为该院综合试验楼、 展开更多

关键词 地源热泵技术 新疆 工程 埋管 节能空调系统 运行 室内采暖 低品位热能

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土壤源热泵复合系统太阳能集热器面积的选择方法 被引量：6

18

作者 高文龙 官燕玲 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1850-1858,共9页

针对以太阳能集热系统恢复埋管周围岩土温度的土壤源热泵建筑供暖的复合系统,研究该系统太阳能集热器面积的合理选择方法。在西安市气候条件下,针对10000 m^2的住宅建筑面积,应用TRNSYS软件建立该复合系统的动态运行换热模型。根据太阳... 针对以太阳能集热系统恢复埋管周围岩土温度的土壤源热泵建筑供暖的复合系统,研究该系统太阳能集热器面积的合理选择方法。在西安市气候条件下,针对10000 m^2的住宅建筑面积,应用TRNSYS软件建立该复合系统的动态运行换热模型。根据太阳能集热系统是否在冬季联合供暖运行分2种工况进行多种条件的仿真计算,得到对应不同岩土导热系数值的相对最佳集热器面积,从而得到这2种工况的单位建筑面积相对最佳集热器面积与岩土导热系数的关系。 展开更多

关键词 土壤源热泵 太阳能集热器 复合系统 埋管换热器 岩土温度恢复

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地源热泵技术讲座(三) 地源热泵系统的选择 被引量：4

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作者 胡连营 《可再生能源》 CAS 2008年第3期122-124,共3页

1 地源热泵系统的比较与选择 （1）系统类型的比较 地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和地表水地源热泵3种系统。 地埋管地源热泵利用地下岩土中的热量．通过载热介质在封闭地下管道中的流动，实现系统与大地之间的传热。

关键词 地源热泵系统 技术讲座 地下管道 地表水 地下水 热介质 埋管 岩土

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水平埋管周围土壤温度场数值模拟研究 被引量：12

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作者 吴挺 赵军 +1 位作者 张春雷 齐春华 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2004年第6期68-71,共4页

建立了应用于地源热泵系统的水平埋管的传热数学模型,并采用 ANSYS 软件模拟了埋深为 3 m 的水平埋管在冬夏运行工况下周围土壤的温度场变化。根据选取的特定时间比较了单管和双管水平埋管在相同工况下周围土壤温度场,得出各自的影响半... 建立了应用于地源热泵系统的水平埋管的传热数学模型,并采用 ANSYS 软件模拟了埋深为 3 m 的水平埋管在冬夏运行工况下周围土壤的温度场变化。根据选取的特定时间比较了单管和双管水平埋管在相同工况下周围土壤温度场,得出各自的影响半径,为水平埋管换热器的埋设提供了参考。 展开更多

关键词 换热器 地源热泵系统 水平埋管 数值模拟 土壤温度场

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