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Thermal performance analysis of borehole size effect on geothermal heat exchanger 被引量:2
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作者 CHOI Hoon-ki YOO Geun-jong +2 位作者 LIM Kyung-bin LEE Sang-hoon LEE Chang-hee 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第12期3524-3529,共6页
Thermal performance was the most important factor in the development of borehole heat exchanger utilizing geothermal energy. The thermal performance was affected by many different design parameters, such as configurat... Thermal performance was the most important factor in the development of borehole heat exchanger utilizing geothermal energy. The thermal performance was affected by many different design parameters, such as configuration type and borehole size of geothermal heat exchanger. These eventually determined the operation and cost efficiency of the geothermal heat exchanger system. The main purpose of this work was to assess the thermal performance of geother^nal heat exchanger with variation of borehole sizes and numbers of U-tubes inside a borehole. For this, a thermal response test rig was established with line-source theory. The thermal response test was performed with in-line variable input heat source. Effective thermal conductivity and thermal resistance were obtained from the measured data. From the measurement, the effective thermal conductivity is found to have similar values for two- pair type (4 U-tubes) and three-pair type (6 U-tubes) borehole heat exchanger systems indicating similar heat transfer ability. Meanwhile, the thermal resistance shows lower value for the three-pair type compared to the two-pair type. Measured data based resistance have lower value compared to computed result from design programs. Overall comparison finds better thermal performance for the three-pair type, however, fluctuating temperature variation indicates complex flow behavior inside the borehole and requires further study on flow characteristics. 展开更多
关键词 large size borehole heat exchanger thermal response test effective thermal conductivity thermal resistance borehole
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地埋管群冷热负荷对岩土体温度及热泵效率的影响
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作者 张育平 李百曦 +6 位作者 刘俊 刘博洋 汤伏蛟 杨潇 王大为 荆鹏 谭忆秋 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第6期686-694,共9页
地埋管群(borehole heat exchangers,BHEs)是浅层地热资源有效利用的最常见形式。冷热负荷差异导致的埋管群周围岩土体温度不平衡现象是造成地源热泵(ground source heat pump,GSHP)能效(coefficient of performance,COP)逐年降低的重... 地埋管群(borehole heat exchangers,BHEs)是浅层地热资源有效利用的最常见形式。冷热负荷差异导致的埋管群周围岩土体温度不平衡现象是造成地源热泵(ground source heat pump,GSHP)能效(coefficient of performance,COP)逐年降低的重要因素。该文以加热为主工况下地埋管群周围岩土体温度与热泵效率为研究指标,采用经现场热响应试验(thermal response test,TRT)验证的有限元方法(finite element method,FEM),建立等进口温度运行模式的三维有限元模型。研究结果表明埋管群中心岩土体温度在无制冷负荷下,初始温度由16.0℃降低至5年后的5.3℃,且冷热负荷比介于2/3~3/3时,有利于维持岩土体温度平衡。当负荷比由0提高到1时,热泵加热效率从3.8提升至4.5。相反,冷热负荷比的升高不利于制冷季节热泵效率的提升,当负荷比由0提高到1时,热泵制冷效率由7.2降至6.1。该文可为以加热为主工况的地埋管群冷热负荷合理制定与岩土体储能工程提供参考。 展开更多
关键词 地埋管群 浅层地热 冷热负荷 岩土体温度 热泵效率 有限元分析
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热储层渗流对中深井地埋管系统换热性能及地层温度恢复的影响
3
作者 谷伟 丛培德 +1 位作者 李博 马玖辰 《流体机械》 北大核心 2025年第2期65-73,共9页
为研究地热水渗流过程对于中深井地埋管的传热特性的影响,建立了井孔内外的非稳态传热模型,采用有限体积法(FVM)对井内外不同区域的瞬态温度进行计算,并与现场试验结果进行对比,以验证所提出的模型和算法的准确性。结果表明,与无地热水... 为研究地热水渗流过程对于中深井地埋管的传热特性的影响,建立了井孔内外的非稳态传热模型,采用有限体积法(FVM)对井内外不同区域的瞬态温度进行计算,并与现场试验结果进行对比,以验证所提出的模型和算法的准确性。结果表明,与无地热水渗流工况相比,当热储层厚度为400 m,渗流速度为10×10^(-7) m/s,地埋管的进、出水温差ΔT及平均能效系数E分别提高了5.5℃和16.22%;当渗流速度为10×10^(-7) m/s,热储层厚度由50 m增加至600 m时,供热期平均单位埋深换热量q上升81.92%;热储层厚度为600 m时,间歇期地层温度恢复率达到99.43%;地热水渗流速度和热储层厚度的增加显著提升了中深井地埋管的换热性能和地层温度恢复率。研究结果对中深井地埋管在复杂地质条件下的系统高效运行及实际工程应用提供了理论支撑。 展开更多
关键词 中深井地埋管 富水型热储层 传热 数值计算 渗流过程 换热性能
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深浅混合地埋管群传热模拟与分析
4
作者 程楠 罗勇强 +1 位作者 田志勇 张林锋 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期420-427,共8页
为探究浅层地埋管群与中深层地埋管换热器耦合运行的可行性,在单管传热模型及管群传热模型的基础上建立了深浅混合地埋管群传热模型.在深浅混合管群运行过程中,建筑物冷负荷由浅层管群承担,热负荷由浅层管群以及中深层地埋管换热器(变... 为探究浅层地埋管群与中深层地埋管换热器耦合运行的可行性,在单管传热模型及管群传热模型的基础上建立了深浅混合地埋管群传热模型.在深浅混合管群运行过程中,建筑物冷负荷由浅层管群承担,热负荷由浅层管群以及中深层地埋管换热器(变流程地埋管换热器)共同承担,以减缓土壤热积累.在1∶2、1∶1、2∶1三种冷热负荷比情况下,分别模拟分析深浅混合地埋管群和作为对照的浅层管群十个周期的运行情况.结果显示,深浅混合管群更适用于冷负荷小于热负荷的情况.特别地,当冷热负荷比为1∶2时,设计适宜的深浅混合管群的换热能力相较于浅层管群提高了20%. 展开更多
关键词 地源热泵 地埋管换热器 深浅混合地埋管群 解析传热 叠加原理
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分层岩土热物性对U型中深层地埋管传热性能的影响研究
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作者 孙婉玉 蒋天茁 +1 位作者 付强 王昌龙 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期610-619,共10页
U型中深层地埋管换热器(U-bend Deep Borehole Heat Exchanger,UDBHE)可有效开采中深层地热能,具有较高的换热性能,因而备受关注。中深层岩土热物性一般随深度而变化,而目前缺乏分层岩土热物性对U型中深层地埋管换热器传热性能影响的深... U型中深层地埋管换热器(U-bend Deep Borehole Heat Exchanger,UDBHE)可有效开采中深层地热能,具有较高的换热性能,因而备受关注。中深层岩土热物性一般随深度而变化,而目前缺乏分层岩土热物性对U型中深层地埋管换热器传热性能影响的深入研究。文章基于已经建立的UDBHE半解析传热模型,研究了分层岩土热物性(热导率和体积比热容)对UDBHE传热性能的影响。研究结果表明:各层岩土热导率和体积比热容对UDBHE传热性能均有一定影响,并且其影响均随着岩土层深度的增大而增大;随着时间的增加,岩土热导率造成的影响逐渐增大,而岩土体积比热容造成的影响基本不变。保持各层岩土热导率的加权平均值不变,岩土热导率非均匀性对传热性能有较大影响,并且较大的岩土热导率非均匀性程度将促进UDBHE传热性能,反之则抑制。同理,岩土体积比热容非均匀性也有一定影响,但其影响随时间变化很小。研究结果对UDBHE性能预测及优化提供重要的参考价值。 展开更多
关键词 U型中深层地埋管换热器 分层岩土热物性 传热性能 热导率 体积比热容
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关闭/废弃矿井井筒蓄热特性多物理场耦合研究
6
作者 张国庆 刘展 +3 位作者 褚召祥 郗富瑞 杨利亚 何鹏 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期149-161,共13页
对关闭/废弃矿井遗留设施及空间进行重构改造实现矿山地质能源再生利用是实现“双碳”目标的有效方式。为探究关废矿山竖井储热的技术可行性,提出一种基于同轴套管式换热器的井筒循环蓄水储热方案。首先,构建了矿井水−岩土非稳态流固耦... 对关闭/废弃矿井遗留设施及空间进行重构改造实现矿山地质能源再生利用是实现“双碳”目标的有效方式。为探究关废矿山竖井储热的技术可行性,提出一种基于同轴套管式换热器的井筒循环蓄水储热方案。首先,构建了矿井水−岩土非稳态流固耦合传热数学模型,以徐州卧牛山煤矿副井(井深200 m)为研究对象开展井筒蓄热特性数值模拟,通过与3组试验数据对比,验证模型的适用性;其次,分别针对自然冷却工况下的矿井水保温性能和蓄热模式下的运行特性进行数值模拟,开展参数敏感性分析。结果表明:在快速蓄热后进入自然冷却阶段时,井筒矿井水的热损失呈二阶指数衰减特性,集中于蓄热后的10 d内,此期间热量损失占100 d累计热损失的29.73%;高地温梯度(≥0.03 k/m)能起到抑制自然对流换热和深层矿井水散热的作用,有利于井筒深部矿井水的保温;井筒长径比与矿井水热损失大小在短期内正相关,但长径比较大的井筒矿井水长期储存后的平均温度较高,也更利于蓄热后供暖季的地热回收利用,综合分析后建议矿井井筒储热长径比范围为30~50。蓄热模式下,提高注入流量能够在短期内迅速加热矿井水至所需温度,但破坏了矿井水温度分层结构,导致储热效率显著降低;增加上游热源温度会导致轴向水温梯度和储热效率提升、热损失降低,故蓄热性能相对更优。此外,在井壁不采取保温措施的情况下,对于太阳能跨季节井筒矿井水蓄热系统,建议蓄水容积与集热面积比Rv取2.5~3.0 m^(3)/m^(2),以保证矿井水温度达到长期供暖要求。 展开更多
关键词 废弃矿井 同轴套管换热器 储热 地温梯度 长径比
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基于热流固耦合的单井增强地热系统数值模拟 被引量:1
7
作者 郭志鹏 卜宪标 +2 位作者 赵源 李华山 王令宝 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1066-1075,共10页
为提高深井换热器的取热效率,借鉴干热岩的开发思路,本文提出了一种单井增强地热系统。对单井套管底部岩体进行小范围压裂改造,将单井套管由封闭式系统改为开式系统来提高单井系统的取热性能。建立了热-流-固耦合的三维非稳态数值模型,... 为提高深井换热器的取热效率,借鉴干热岩的开发思路,本文提出了一种单井增强地热系统。对单井套管底部岩体进行小范围压裂改造,将单井套管由封闭式系统改为开式系统来提高单井系统的取热性能。建立了热-流-固耦合的三维非稳态数值模型,研究了单井增强地热系统的系统性能表现和各关键参数的影响。结果表明:与传统深井换热器相比,单井增强地热系统的取热性能有较大提升,相同注入工况下,生产温度和取热功率分别提高了62.21℃和2 612.99 kW;从地热工程周期和优化角度出发,单井增强地热系统流量控制在10 kg/s较为适宜,过小的单井增强地热系统流量导致取热效率较低,过大使得系统运行寿命较短;增大井筒封隔间距、减小内管导热系数是提高系统取热性能的有效方法。本文研究可为单井增强地热系统的理论分析和实际应用提供参考。 展开更多
关键词 地热能 深井换热器 增强型地热系统 单井 多孔介质 压裂储层 渗透率 热流固耦合
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中深层地热地埋管管群换热性能模拟和布置优化 被引量:2
8
作者 陈宏飞 杨富鑫 +2 位作者 谭厚章 曹静宇 吴盛源 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1241-1251,共11页
在中深层地热地埋管(DBHE)供热技术应用中,主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能,本文基于西安市西咸新区典型地质分布,构建了中深层同轴地埋管管群数值模型,研究了不同间距、不同分布下各地埋... 在中深层地热地埋管(DBHE)供热技术应用中,主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能,本文基于西安市西咸新区典型地质分布,构建了中深层同轴地埋管管群数值模型,研究了不同间距、不同分布下各地埋管换热器间热交互作用以及长期取热期水温衰减规律。结果表明,多井集群供暖过程中周围岩土所形成的“冷堆积”现象是导致地埋管集群供暖能力逐年下降的主要原因;当地埋管间距从5m增至25m,平均出口水温和取热功率分别提升3.86%和11.5%;在西咸新区典型地质条件分布下,地埋管间间距应保持在15m以上;本文提出的四种管群分布中,地埋管呈直线分布时各地埋管出口水温和取热功率衰减最小,其中心地埋管出口水温仅衰减5.74%。在工程设计中,中深层地埋管管群应尽可能直线排布,避免重叠排布。 展开更多
关键词 中深层地热 同轴地埋管 管群 换热 冷堆积
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陕北地区中深层同轴地埋管取热性能影响因素分析及优化 被引量:1
9
作者 邹海江 李永鹏 +4 位作者 张林 惠鹏 刘厚宁 申芳 王沣浩 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期152-158,共7页
中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地... 中深层同轴地埋管地热供热技术在我国北方城镇供热领域兴起并广泛应用。陕北地区地热资源丰富,但地温梯度略低且岩土热物性参数特性不同,地质参数影响中深层同轴地埋管的取热性能。采用OpenGeoSys开源数值模拟平台建立三维中深层同轴地埋管耦合地层传热计算模型,并基于陕北地区典型地质参数,研究不同设计参数对中深层同轴地埋管取热性能的影响及全生命周期技术经济性,优选出地热工程最佳工艺参数。结果表明,中深层同轴地埋管的外管径与埋深增大均能提升取热能力。相较于外管径,埋深对取热能力的提升效果更为显著,埋深从2 500 m增加到3 500 m,取热量增加了77.3%。依据工程实践,当外管外径×厚度大于177.80 mm×9.19 mm时所对应的平均能源成本因其钻井成本陡增而增大。在给定工况参数下,推荐中深层同轴地埋管的最佳外管外径×厚度为177.80 mm×9.19 mm,埋深为3 200 m,此时平均能源成本为0.524元/(kW·h),经济效益最优。 展开更多
关键词 中深层 同轴地埋管 取热性能 数值模拟 经济性 埋深 管径 OPENGEOSYS
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西安中深层同轴套管换热井取热能力及热影响半径 被引量:4
10
作者 韩元红 张育平 +2 位作者 刘俊 薛宇泽 张廷会 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第18期7527-7533,共7页
深井换热技术是目前公认最环保的地热能开发利用技术,以同轴套管换热井最常见,取热能力和影响半径是这一技术推广过程中存在争议且急需解决的问题。以西安草滩2500 m深同轴套管换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩热物性参数,通过... 深井换热技术是目前公认最环保的地热能开发利用技术,以同轴套管换热井最常见,取热能力和影响半径是这一技术推广过程中存在争议且急需解决的问题。以西安草滩2500 m深同轴套管换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩热物性参数,通过原位测试及数值模拟技术,分析换热井的取热能力,探讨换热过程中围岩地层温度变化特征及范围。结果表明:目标换热井30年可持续取热功率可达350 kW,平均延米140 W/m;围岩地温衰减程度和范围随着取热功率增大而增大;换热井不同深度热影响半径不同,深部地层整体大于浅部,350 kW取热功率下取热30年最大热影响半径可达110 m。 展开更多
关键词 地热能 中深层换热井 取热能力 热影响半径
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喷射式同轴套管换热器采热特性研究
11
作者 郭志远 付必伟 张思 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1037-1046,共10页
为提高井底高温区地热能开采效率,文章构建了一种用于水平地热井开采的喷射式同轴套管换热器。基于有限体积法建立水平段近井底区三维数值仿真模型,对比分析外进内出型(Outside-in and Inside-out type,OI)、内进外出型(Inside-in and O... 为提高井底高温区地热能开采效率,文章构建了一种用于水平地热井开采的喷射式同轴套管换热器。基于有限体积法建立水平段近井底区三维数值仿真模型,对比分析外进内出型(Outside-in and Inside-out type,OI)、内进外出型(Inside-in and Outside-out type,IO)和喷射式(Jet Inlet,IOI)同轴套管换热器的流场和温度场,揭示了喷射式换热器强化传热机理。结果表明:IOI型换热器内流体的湍动能增加,并形成涡旋,提高了地热开采效率。通过对比采热性能发现,努塞尔数随质量流量增加而增加,IOI型的努塞尔数比其他两者分别高18.33%~32.48%和5.33%~18.84%;摩擦系数随质量流量增加而降低;相同质量流量下,IOI型换热器热增强系数比其他两者分别高9.13%~13.58%和3.61%~10.24%;IOI型的平均采出温度和平均延米换热量始终在三者中最高。研究结果为提高水平地热井同轴套管式换热器开采效率提供理论依据。 展开更多
关键词 水平地热井 同轴套管式换热器 采热性能 热增强系数
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中深层U型地埋管换热器取热特性研究
12
作者 胡俭 姜静华 +4 位作者 范生军 刘建浩 邹海江 蔡皖龙 王沣浩 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期76-84,共9页
基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口... 基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口水温快速下降,随着取热进程不断推进换热器出口水温逐渐平稳。敏感性分析表明,地温梯度、上下行井钻井深度及水平对接井长度对中深层U型地埋管换热器取热性能影响显著。相关研究结论可为中深层U型地埋管工程设计及技术应用提供参考。 展开更多
关键词 再生能源 中深层U型地埋管换热器 数值模拟 传热 取热性能
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西安中深层U型对接换热井取热能力及热影响半径
13
作者 韩元红 张育平 +2 位作者 张廷会 刘俊 薛宇泽 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期620-626,共7页
中深层地热能井下换热技术是一种环保的地热能开发利用技术,U型对接换热井为重要类型之一,取热能力和热影响半径是这一技术应用推广的关键问题。文章以西安某2500 m深、水平段长200 m的U型对接换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩... 中深层地热能井下换热技术是一种环保的地热能开发利用技术,U型对接换热井为重要类型之一,取热能力和热影响半径是这一技术应用推广的关键问题。文章以西安某2500 m深、水平段长200 m的U型对接换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩热物性参数,通过原位测试及数值模拟技术,分析换热井的取热能力,探讨换热过程中围岩地层温度变化特征及范围。结果表明:目标换热井30 a可持续取热功率达750 kW,平均换热功率为144 W/m;围岩地温衰减程度和范围随着取热功率增大而增大;换热井不同深度热影响半径不同,深部地层整体大于浅部,750 kW取热功率下取热30 a最大热影响半径超过100 m,换热井进、出水井间存在一定程度的热干扰。 展开更多
关键词 地热能 U型对接换热井 取热能力 热影响半径
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中深层地埋管热泵系统供暖源侧参数设计方法
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作者 李锦堂 李骥 +3 位作者 张广秋 孙宗宇 朱超 孔维政 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-13,共13页
依赖于既有工程经验数据或地埋管换热能力短期测试结果,采用粗放式方法进行中深层地埋管热泵系统源侧设计,导致地埋管系统容量配置不合理,影响热泵系统供暖的可靠性与经济性。为改善地埋管系统设计现状,采用动态仿真手段,同时虑及设计... 依赖于既有工程经验数据或地埋管换热能力短期测试结果,采用粗放式方法进行中深层地埋管热泵系统源侧设计,导致地埋管系统容量配置不合理,影响热泵系统供暖的可靠性与经济性。为改善地埋管系统设计现状,采用动态仿真手段,同时虑及设计负荷、累计负荷、负荷逐时分布规律,分析长时间维度中深层地埋管地热资源非稳态特性和岩土温度自恢复特性,提出基于地下岩土“终态年度周期性冷热平衡”状态来确定地源侧设计供回水温度,进一步以地源侧全生命期年均成本最低进行最优化计算来确定源侧设计流量的设计方法,并将其应用于某工程项目,实现了地源侧参数的设计优化。 展开更多
关键词 地热能 中深层同轴套管式地埋管换热器 长期换热性能 年度完全可再生状态 动态仿真
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深井换热技术原理及其换热量评估 被引量:125
15
作者 孔彦龙 陈超凡 +3 位作者 邵亥冰 庞忠和 熊亮萍 汪集暘 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期4741-4752,共12页
深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换... 深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换热延米功率均在200 W以下,多不超过100 W,换热量远小于基于热对流的取热方式,比如深井热水开采技术.本文针对我国北方典型地区地热地质条件,分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法(基于OpenGeoSys模拟平台)计算了短期(4个月)采热和长期(30年)采热情景下的换热量.解析法和数值法的结果均表明,延米换热功率上限不超过150W.在间断采热,即每天供热12个小时,停止12个小时的情景下,延米换热功率可以翻倍,但是总换热量基本不变,且水温在一天内的波动明显变大.对数值模型进行敏感性分析发现,在地温梯度一定的条件下,井深对延米换热功率影响不大,而地层热导率对其影响较为明显.最后指出,提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流,或者说,增加循环水与岩石的接触面积. 展开更多
关键词 深井换热 地热能 换热量 解析法与数值模拟法
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冷热负荷不平衡地区地热换热器设计及其运行对策 被引量:13
16
作者 郭敏 刁乃仁 +1 位作者 朱科 方肇洪 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期88-94,共7页
为提高冷热负荷不平衡地区使用地源热泵系统后地下温度场的均匀性,以36个钻孔组成的地埋管管群,冷热负荷比为2. 5∶1. 0,运行期20年为例,提出了3种外密内疏的分区优化埋管布置方式.仿真结果表明:地埋管中心区域布管数量相对稀疏,有利于... 为提高冷热负荷不平衡地区使用地源热泵系统后地下温度场的均匀性,以36个钻孔组成的地埋管管群,冷热负荷比为2. 5∶1. 0,运行期20年为例,提出了3种外密内疏的分区优化埋管布置方式.仿真结果表明:地埋管中心区域布管数量相对稀疏,有利于减小温度场的温度梯度,提高温度场的均匀性,边界区域过余温度相比传统的均匀布管方式略有提高,能有效降低中心区域温度场的波峰现象,此外,土壤热扩散系数越小,采用中间布管稀疏、外围布管紧密的优化设计方案的效果愈加明显,验证了外密内疏管群优化布置方案的可行性. 展开更多
关键词 地埋管换热器 优化布置 有限长线热源 叠加原理 热平衡
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地热能供热技术研究现状及展望 被引量:50
17
作者 王沣浩 蔡皖龙 +4 位作者 王铭 高远 刘俊 王志华 徐晗 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期14-22,共9页
地热能因具有稳定、储量大、分布广泛等特点,在建筑供热领域得到广泛应用。本文从地热能供热技术分类出发,详细阐述了浅层地源热泵技术、水热型供热技术及中深层地埋管供热技术的基本概念、发展沿革及应用现状。通过对现有报道的地热能... 地热能因具有稳定、储量大、分布广泛等特点,在建筑供热领域得到广泛应用。本文从地热能供热技术分类出发,详细阐述了浅层地源热泵技术、水热型供热技术及中深层地埋管供热技术的基本概念、发展沿革及应用现状。通过对现有报道的地热能供热技术研究方向和相关成果进行总结,从运行机理和应用实践角度出发,对该领域技术发展做出展望。未来地热能供热技术领域研究方向主要包括大型浅层地埋管管群热平衡分析、水热型供热高效回灌技术研究及中深层地埋管管群换热性能评估等。 展开更多
关键词 地热热泵 供热技术 地埋管换热器 热平衡 性能优化
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跨季节蓄热地源热泵地下蓄热特性的理论研究 被引量:21
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作者 崔俊奎 赵军 +2 位作者 李新国 曲航 韩敏霞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期920-926,共7页
研究了跨季节蓄热地源热泵系统(GCHPSS)土壤蓄热体温度场的变化规律,编写VB程序对地下埋管土壤蓄热进行了模拟计算。结果表明:当单U型竖直埋管蓄热时,土壤日蓄热量、热作用半径和平均蓄热率在初始阶段急剧变化,然后缓慢减小并最后趋于稳... 研究了跨季节蓄热地源热泵系统(GCHPSS)土壤蓄热体温度场的变化规律,编写VB程序对地下埋管土壤蓄热进行了模拟计算。结果表明:当单U型竖直埋管蓄热时,土壤日蓄热量、热作用半径和平均蓄热率在初始阶段急剧变化,然后缓慢减小并最后趋于稳定,蓄热量也趋于平衡。当管群蓄热时,蓄热系统运行1个循环周期(1a)后,土壤的温度场基本上可以恢复平衡,恢复后较蓄热开始时升高0.5~1.0℃。通过对不同地区3种典型土壤的蓄热进行比较,得出粘土是一种性能良好的长期储能介质。同时,地下埋管土壤蓄热特性的实验研究为GCHPSS系统的推广应用提供设计依据。 展开更多
关键词 跨季节蓄热 地源热泵 地下蓄热 埋管换热器 土壤温度场分布
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渗流作用下垂直埋管换热器钻孔内外耦合传热计算与分析 被引量:8
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作者 张琳琳 赵蕾 杨柳 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1290-1300,共11页
为了研究渗流对地埋管换热器性能的影响,综合多孔介质中移动有限长线热源与钻孔内准三维传热模型建立了地埋管换热器钻孔内、外非稳态耦合传热的解析模型,并通过热响应试验数据验证了耦合模型的正确性。探讨了渗流作用下埋管出口水温及... 为了研究渗流对地埋管换热器性能的影响,综合多孔介质中移动有限长线热源与钻孔内准三维传热模型建立了地埋管换热器钻孔内、外非稳态耦合传热的解析模型,并通过热响应试验数据验证了耦合模型的正确性。探讨了渗流作用下埋管出口水温及其周围土壤温度动态响应的变化规律,利用埋管换热能效系数和单位井深换热量两个指标的变化评估了渗流对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:不同类型的土壤中埋管传热性差别较大,若忽略渗流速度较大的砂砾层中渗流的影响将导致其中埋管的单位井深换热量设计偏差高达41%;渗流对埋管散热起到促进作用且散热达到稳定所需的时间随渗流速度增大而缩短;推荐采用埋管的进口质量流量流速大于0.4kg·s1,但不宜过大;埋管进口温度对换热能效系数的影响可忽略。并对典型水文条件下各土壤中渗流对串联管群的换热能效系数的影响进行了对比,指出地下管群环路的换热能效系数由土壤物性、渗流速度及串联埋管的钻孔数量共同决定的。 展开更多
关键词 地埋管换热器 地下水渗流 土壤物性 管群换热能效系数
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基于恒温法与恒热流法的土壤热响应测试分析与比较 被引量:9
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作者 邓娜 王继林 +2 位作者 王建栓 于晓慧 张于峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期320-325,共6页
分别采用恒温法(取热工况:进水温度5℃,排热工况:进水温度33℃)和恒热流法(8kW,4kW)进行现场土壤热响应测试,热响应测试孔为2个(A孔92.5m、B孔92.8m),A孔采用恒温法,B孔分别采用恒温法和恒热流法。以单位孔深换热量为评价指标,对2种测... 分别采用恒温法(取热工况:进水温度5℃,排热工况:进水温度33℃)和恒热流法(8kW,4kW)进行现场土壤热响应测试,热响应测试孔为2个(A孔92.5m、B孔92.8m),A孔采用恒温法,B孔分别采用恒温法和恒热流法。以单位孔深换热量为评价指标,对2种测试方法得到的地埋管换热性能进行分析比较,在排热工况和取热工况下,恒温法得到的B孔单位孔深换热量分别高于恒热流法5.5%和23.2%。其测试结果可为地源热泵优化设计提供直接参考。 展开更多
关键词 土壤热响应测试 恒温法 恒热流法 地埋管换热器
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