一、竖直埋管地源热泵技术（论文文献综述）
左婷婷[1]（2021）在《中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析》文中指出随着全球化和现代化的发展,建筑能耗呈逐年上升趋势。解决建筑业能耗和温室气体排放造成的环境问题是摆在我们面前的首要任务,可再生能源系统与建筑一体化将是解决建筑供热空调能耗问题的重要途径。建立地源热泵系统的优化设计方法,完善系统的预测模型,可最大限度节约能源,对于我国建筑能源转型、保护地质条件的稳定性都具有重要的现实意义。本文以辽宁省阜新市示范项目为基础,建立了中深层U型地埋管热泵系统的仿真模型,优化了设计运行参数,拓展了中深层地热应用技术。本文的研究意义旨在解决累计热负荷占优地区地源热泵系统的冷堆积问题和埋管面积有限的问题,提出中深层U型地埋管热泵系统,该系统与太阳能地源热泵复合系统相比,其土壤补热能力强,系统维护运行简单。本文主要的研究方法涉及了热泵系统优化设计、仿真模拟、能耗预测和实验测试等。本文的研究内容包括:（1）本文以辽宁省阜新市某示范项目为对象,采用TRNSYS软件建立仿真模型,通过模拟得到累计热冷负荷比2.40。在此案例基础上进行单因素分析,结果表明此案例最优钻孔深度为600m。在此埋深基础上通过正交试验研究影响技术经济性指标的因素并分析这些因素的影响程度,结果表明最优钻孔间距为8m,地埋管公称直径为DN50,折合热阻0.1m.K/W,地源侧流量188.34m3/h,钻孔间距和地埋管公称直径的影响程度尤为明显,折合热阻和地源侧流量对费用年值的影响并不显着。在最优方案的基础上进行模拟分析,结果表明所研究系统的冬季平均系统能效为3.63,夏季平均系统能效为4.52,该系统能够长期稳定高效运行。（2）本文以辽宁省阜新市某示范项目为研究对象,并针对累计热负荷占优地区的特点,将正交试验得到的最优方案与常见的太阳能地源热泵复合系统进行技术经济分析,通过模拟结果对比分析,中深层U型地埋管热泵系统在寿命周期内体现出更佳的适用性。（3）本文对中深层双温型地源热泵系统进行了长期模拟运行,在不同的累计热冷负荷比的条件下,供冷季地埋管换热器的设置位置有所区别,累计热冷负荷比越小,供冷季地埋管换热器设置越深。结果表明与单温系统相比,双温系统全年可以节约4.91%左右的运行费用。综上所述,本文研究系统具有良好的供暖供冷能效,具有较低的系统费用年值,适用于累计热负荷占优地区。本文对研究系统的设计参数优化分析可为后续中深层U型地埋管热泵系统的应用提供依据,具备一定的设计指导意义。
刘典[2]（2021）在《土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究》文中进行了进一步梳理当今世界对能源的需求日渐增加,随之而来的环境问题也不可忽视。供求矛盾与环境破坏成为目前亟待解决的问题。地热能因其不可忽视的优势开始被广泛利用,而利用地热能的竖直地埋管地源热泵系统因优点极为突出,成为目前应用比较多的热泵系统,特别是在寒冷地区。地源热泵系统的核心部件是地埋管换热器,其对整个系统运行起着重要作用。为了提高换热器的换热效率,减轻供回水管之间的“热短路”造成的负面影响,很多学者从换热器的结构入手,提出了很多新型换热器。目前由于很多因素的限制,使得学者们对于新型埋管换热器的研究都基于数值模拟。为了使模拟结果更接近于真实情况,学者们能依据模拟所得结论去优化埋管换热器,而对实际工程作出贡献,因此在模拟软件中的条件设置需要更接近于当地的真实情况。黄土高原地区,随着地下深度的增加,土壤并不是单一均质的,因此物性是不同的。不同土层中因含水量不同可能存在流动的地下水。且通过对当地岩土体的热响应测试和试验可知,不同深度的土壤初始温度也并不是相同的。本文基于黄土高原地区实际的土壤环境,研究地下水渗流对新型埋管换热器——多供一回中心回水管换热器换热情况的影响。在模拟过程中考虑上述这些实际因素,采用建模软件Design Molder对数量为2～5根供水管的换热器及周围岩土体创建了三维热渗耦合传热数值模型,并利用Meshing对其物理模型进行网格划分。用文献中的实验数据和本文的数值模型模拟出来的结果进行对比,验证了本文所建模型的准确性。采用ANSYS FLUENT软件对比分析了在岩土体分层条件下,土壤初始温度为定值和沿埋深方向变化的初始温度对多供一回埋管换热器换热性能的影响。以温度云图和热影响半径为指标进行研究,结果表明:不同初始温度条件下的埋管出口水温差异导致换热量差值不可忽略。因此在进行模拟时,忽略初始温度的变化会造成换热量计算值偏差。通过对不同的地下水流动方向下多供一回埋管换热器的出口温度和单位轴向换热量的分析,结果表明渗流方向不同,同一供水管数量的多供一回埋管换热器中同一支管受到影响也发生变化。因此不同供水管数量的多供一回埋管换热器均存在一个最佳渗流方向,使其与土壤之间的总换热量最大,换热效率最高。通过对多供一回换热器在恒温间歇运行模式,定负荷连续运行模式,高低负荷变负荷运行模式下的换热情况进行模拟,得出:定负荷运行模式与连续运行模式运行结果一样,无极小值情况出现。其他两种运行模式,埋管内水温变化过程中都会存在一个极小值,该极小值区域往下会出现热回流现象。本文涉及的埋管换热器所需用的圆柱形汇水器在实际工程中未出现较好的成品,还需要进一步研究并且将其用于实验,理论与实际相结合,以此推广此种新型埋管换热器。
闵杰[3]（2021）在《土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究》文中研究说明随着时代的发展,人们对能源的需求量越来越大,传统的化石燃料的使用既会对环境造成污染,又难以再生,将逐渐被新型能源所替代,而地热能作为一种清洁、可再生的新能源也逐渐被人们重视,土壤源热泵技术作为利用地热能的新型技术,在全球范围内被广泛运用,国内外学者对关于土壤源热泵方面的研究也来越多。但是,针对单、双U型地埋管系统及周围土壤温度分布的综合分析并不多,本文结合国内外学者的研究成果,通过搭建试验台,并建立竖直地埋管的数值模型的方式对单、双U型地埋管系统和周围土壤系统的换热过程进行进一步的研究。用试验台测出的实际数据结合数值地埋管换热器的三维模型的运算结果进行验证。本文首先搭建了地埋管系统小型试验台,由于夏季蓄热模式与冬季取热模式相似,故本文仅研究土壤在夏季蓄热模式下的换热过程。不同的埋管形式,其换热特性必然不同,针对两种不同埋管形式的竖直地埋管换热器,探究不同运行工况对其换热性能以及其周围土壤温度分布的影响则是本文研究的重点。对单、双U型两种不同形式的竖直地埋管换热器进行以下试验:进口温度、入口流速、间歇运行方式、管径及渗流状态对单、双U型地埋管的换热性能及周围土壤温度分布的影响。在本试验条件下得出:进口流体温度的增加在一定程度上促进了地埋管系统与土壤系统的换热过程,在进口温度分别为28℃、32℃和36℃的单、双U型地埋管换热器连续运行模式下,双U管出口温度要高于单U管;随着入口流速的增大,单、双U管的换热能力也随之提高;当单、双U管的进口流速相同时,双U管出口温度比单U管的高,对于土壤温度分布而言,管内流速的改变对土壤温度的扰动无明显差异;地埋管系统单位井深换热量随运行时间占比增大而减小,间歇运行的时间越长,土壤温度越接近初始温度,地埋管系统的换热性能越好,土壤的温度平均恢复速率随着离埋管中心距离的增加而减小,判断24h内,土壤受热影响的半径约为600mm;在地埋管管径分别为25mm、32mm、40mm的条件下,单U管的单位井深换热量最大的是32mm的,最小的是40mm,而双U管的单位井深换热量则是随着埋管管径的增加而依次减少,同时在管径相同的工况下,通过管壁处土壤测点的实测数据得到双U管周围土壤温度比单U管的高一些,温差约为0.84℃;渗流状态下,加速了土壤温度恢复的过程的同时也提高了地埋管系统的换热效果,渗流速度越大,换热效果越明显,在渗流状态下,运行8h时后,砂箱内不同测点的温度都有所变化,且随着渗流速度的增加,土壤温度变化越不明显。然后,根据所搭建的试验台实际尺寸建立三维模型,模拟竖直地埋管换热器地下土壤传热过程并与将模拟结果与试验所得的实测数据相互对比,对二者进行误差分析后,得出试验的实测数据与模拟的计算结果虽然有存在误差,但是在工程允许的范围内,并且二者的温度变化趋势相似,可以认为模拟是较为准确地反应试验工况,为试验的准确性提供更进一步的理论依据。本文的试验研究主要是为了地埋管系统在实际工程中的应用提供参考。
贺海洋[4]（2021）在《岩溶地下水渗流对竖直地埋管换热性能影响的模型试验与数值模拟》文中研究表明地源热泵是一种通过地埋管换热器内循环水与恒温地层进行热交换的节能技术,利用地热能供夏季制冷和冬季取暖。在地源热泵系统组成中,地埋管换热器作为主要组成部分,是决定地源热泵能效的关键,而地下水与地埋管换热器的换热效率密切相关,因此研究地下水渗流对地埋管换热器的影响是地源热泵技术研究的重点之一。且我国大面积的存在着一些特殊土体如红黏土主要分布于广西一带,而这类特殊土体往往具有特殊的物理力学性质,想要将地源热泵技术更好的在全国各地进行推广就需要将地源热泵技术和这类特殊土体结合研究,因此特殊土体中地埋管换热器换热性能的研究是未来地源热泵技术研究的重点之一。本文结合广西桂林当地地质水文基于达西定律和地下水流动传热理论,研制出一个地下水渗流-地埋管传热试验平台,以地埋管换热器中循环水温和渗流水渗流速度为变量探讨三维土体在温度场和渗流场耦合作用下土壤的传热效能。试验结果表明:（1）自主研发的土壤三维热-渗传递试验台具有一体性好、测试精度高、操作简单方便等优点,可有效模拟岩溶地区三维土体在温度场和渗流场耦合作用下土壤的传热效能。（2）土体饱和无渗流条件下,饱和区土体中等温线呈近似圆形,即土壤中温度关于热源近似成对称分布,热源附近温度梯度最大,随着远离热源土壤温度不断降低;（3）在饱和渗流的情况下,渗流区土体中等温线不再呈圆形分布,而是沿渗流方向发生偏移,即下游的温度梯度大于上游,随着渗流速度的增加,等温曲线的面积不断减小。基于有限元法的多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics构建了三维地埋管热渗耦合模型,对冬季制热渗流速度的影响及夏季制冷渗流水温度的影响进行模拟分析,模拟分析了三维地埋管热渗耦合模型系统运行120h的温度场,主要结论为:（1）对冬季制热渗流速度的影响模拟,饱和无渗流下,渗流层土体中温度场以地埋管换热器为圆心成圆形分布,在渗流速度的情况下,温度场像渗流方向偏移,地埋管换热器附近低温温度范围随着渗流速度的增加而减小,渗流上游区域温度明显高于下游;（2）相同渗流速度下,渗流水水温对地埋管换热器换热量影响显着,当渗流水水温低于土体初始温度时,土体内热源附近及渗流下游区温度场先急剧增加后缓慢减小最终趋于稳定,上游远离热源处温度场急剧减小后趋于稳定;当渗流水水温高于土体初始温度时,土体内温度场先急剧增加后趋于稳定;渗流水水温通过改变土体温度分布进而影响地埋管换热器的换热。
王祖涵[5]（2021）在《宿州地区土壤源热泵适宜性与土壤温度场模拟分析》文中研究说明随着现代社会的不断发展和进步,能源消耗和依存度不断提高,导致传统化石能源日益短缺,环境受到不可逆转的破坏,可持续发展的概念被提出。土壤源热泵是一种节能环保的新技术,现在正在飞速发展。我国土壤源热泵技术亟待普及推广,了解当地的水文地质状况是否适合建立土壤源热泵对该技术的推广至关重要,地埋管换热器是地源热泵系统的核心,研究如何强化地埋管的换热性能对土壤源热泵技术的推广具有重大意义。本文主要研究宿州地区的土壤源热泵适宜性,使用层次分析法计算出影响宿州地区土壤源热泵技术应用的影响因子的组合权重,然后利用arcgis软件结合资料与实际项目,绘制各个影响因素的图件,并对其赋值,最后将所有的图层叠加得到宿州地区土壤源热泵技术应用适宜性分区图。随后使用COMSOL软件建立单U型地埋管换热器和地埋管群的几何模型,带入宿州实际边界条件,模拟分析了地埋管换热器的换热情况和温度场分布规律。通过层次分析法和模拟分析,得出以下结论:（1）根据“十二五”课题并结合宿州当地水文地质数据的实际情况确定了第四系厚度、含水层总厚度、土壤平均温度、综合热导率、平均比热容、地形地貌、地层岩性七种土壤源热泵影响因子。通过使用层次分析法,对宿州地区地质水文条件进行分析,确定了七个影响因子的组合权重。利用arcgis软件将七个影响因子的组合权重绘制图件,并叠加得出该地适宜性分区,分别为:不适宜区47.4km2,占总研究区的11.3%;一般适宜区57.7km2,占总研究区13.7%;较适宜区185.7km2,占总研究区的44.2%;适宜区133.3km2,占总研究区31.7%。（2）建立与实际工程相仿的U型管换热器几何模型,模拟不同管径、土壤导热系数、回填料导热系数下的地埋管换热器的换热效率,对于宿州大部分地区的土壤源热泵,在当地的土壤导热系数下可以良好运行,选择DN32的U型管和导热系数在1.1～1.4范围内的回填材料可以使土壤源热泵效率达到最好。（3）管群布置为11×11,共121口井,取最中心一排建立二维几何模型,研究管距分别为3m、4m、5m、6m时,该管群运行30d后的土壤温度场分布,得出在宿州地区使用管间距在6m时,地埋管之间传热影响最小,最不利管的换热量最高,地埋管周围土壤温度变化较小,可以防止热堆积现象过早发生。
徐云山[6]（2020）在《红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究》文中研究指明广西地区作为我国“一带一路”战略的重要枢纽,未来要进行大规模开发建设,对能源的需求量极大。积极推动地源热泵技术在该地区的推广应用,具有非常重要的现实和战略意义。喀斯特地貌在广西广泛分布,形成众多典型的岩溶地区,而红黏土作为广西岩溶地区分布最广的一类黏性土,它具有特殊的矿物成分、胶结性物质和微观结构,由此也导致其水理、力学及化学性质较普通黏土更具复杂性。同时,该地岩溶地下水十分丰富,地下水位埋深较浅,雨季时通常伴有明显的地下水流动。由于地源热泵系统竖直地埋管的埋深大,穿越地层较多,在复杂的地层和水文环境下推广使用必然面临着诸多挑战,因此亟需深入开展岩溶地下水渗流对红黏土地层中地埋管换热性能的影响研究。本文通过室内热物性测定试验、压汞试验和扫描电镜试验、室内模型化试验、数值计算和模拟相结合的研究方法,围绕岩溶区“红黏土传热特性”、“红黏土热传导性能预测模型”、“岩溶地下水渗流影响”和“红黏土中热湿迁移耦合效应影响”四个基本问题展开研究探讨,较为全面地揭示了红黏土的传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响及机理。主要研究内容及结论如下:1.利用KD2 Pro型热特性分析仪对原状和压实红黏土进行了一系列热传导性能测定试验,发现原状红黏土的热传导性能受空间变异性影响显着,而压实红黏土的热传导性能更具均一性。相同体积含水率下,原状样的热传导系数和热扩散系数均大于压实样,而原状和压实样的容积比热容基本相同。红黏土的热传导性能还与试样制备方法有关,通过脱湿制得红黏土试样的热传导系数大于吸湿制得的试样,且同条件下原状样的胀缩变形均比压实样明显。采用电镜扫描和压汞技术手段测试了原状和压实红黏土试样的微观形貌及孔隙结构,发现桂林红黏土试样的微结构单元主要以碎屑、颗粒、片状体堆叠构成,且部分堆叠体被胶结物质联结着,导致结构单元体轮廓比较模糊。压实桂林红黏土试样的孔径分布呈双峰结构,孔径主要分布在0.01-1μm和1-100μm范围;原状红黏土试样的孔径分布呈单峰结构,主要为孔径0.01～1μm范围的小孔隙。对于原状和压实红黏土试样,脱、吸湿引起的收缩与膨胀主要发生在孔径0.01-1μm范围的小孔隙中。2.原状和压实红黏土试样微观结构间差异直接影响了土颗粒间的接触和液桥等热传导路径,由于原状红黏土试样的孔径分布比较单一,多为小孔隙,更有利于土颗粒和集聚体间的接触传热与液桥的形成,故原状样的热传导系数和热扩散系数大于压实样。相同体积含水率下,通过脱、吸湿制得红黏土试样的热传导系数间存在差异,其内在机理主要在于:由于土中孔隙形状的不规则性,直接导致吸、脱湿路径下土中水在孔隙内分布存在一定差异;脱、吸湿过程试样的变形是不可完全恢复的,也导致由脱湿制得试样的微观结构明显不同于吸湿制得的试样,进而影响了经由土颗粒、集聚体和液桥热传导的传热路径;由于脱、吸湿路径下试样中夹带的空气体积必然有所不同,也影响了试样的热传导系数。3.采用选择性化学溶解法去除原状红黏土试样的胶结性物质（游离氧化铁）,开展了去铁前、后红黏土试样的热传导性能测定、电镜扫描和压汞试验。结果表明,红黏土中游离氧化铁所形成的胶结作用及颗粒间特殊的连接形式明显影响了其热传导性能,相同体积含水率下,原状红黏土试样去除游离氧化铁后热传导系数和热扩散系数明显增大,分别平均增大约为29.3%和27.7%,且去铁后原状红黏土热传导系数与体积含水率关系的滞回特性有所减弱。试样微观结构测定试验结果表明,游离氧化铁主要起到联结红黏土微结构中碎屑和颗粒状单元体,去铁后原状样内相对较大的孔隙基本消失,其总孔隙数量明显少于去铁前,这些微观结构变化可较好解释游离氧化铁对原状红黏土热传导系数的影响。4.开展了不同温度（5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃）下压实红黏土试样热传导性能的测定试验。结果表明,相同含水率和干密度下,红黏土的热传导系数、热扩散系数与容积比热容均随温度的升高而增大。相同含水率下,温度对高干密度试样热传导和扩散系数的影响均大于低干密度试样。相同干密度下,干燥和完全饱和状态试样的热传导和热扩散系数几乎不随温度发生变化。红黏土热传导系数的温度效应主要与土中水汽潜热传输机制有关,土中可供潜热传输的水分和传热通道数越多,水汽潜热传输越显着,温度对热传导系数的影响也就更明显。5.搭建了室内渗流-传热-传质-地埋管换热耦合模型化试验装置,其内部尺寸为1.6×1.2×1.6 m。在此基础上,开展了一系列地埋管换热特性试验研究。结果表明,岩土体初始含水率和干密度越大,越有利于地埋管换热。与土体干密度影响相比较,地埋管换热特性对土体初始含水率的变化更为敏感。地质分层对埋管换热特性有一定影响,相同热负荷条件下,埋管释热对砂土层温度场的影响明显大于红黏土层,这主要与不同地层的热传导性能有关。地埋管换热过程中,非饱和地层土中水分的迁移同时受温、湿度驱动机制的影响,当温度驱动机制占主导地位时,地埋管近端处土体的水分便要小于远端处;而当湿度驱动机制占优势时,则远端处的水分也可能大于近端处。地下水渗流对地埋管换热的影响具有明显的方向性,它会将上游侧热量携带至下游,促进了埋管释热量向下游传递的同时,也抑制了热量向上游的传递。6.基于几何平均法和土粒间接触传热模型,建立了考虑温度影响的热传导系数预测模型,并结合热传导性能测试和文献中试验结果对模型的预测性能进行检验。在此基础上,建立了考虑热传导系数温度效应的三维热渗、热湿耦合地埋管换热模型,并采用室内模型试验结果对换热模型进行了验证,之后利用换热模型模拟分析了地下水渗流、地温梯度和地层初始状态参数等因素对地埋管换热和储热特性的影响。结果表明,地埋管换热量随着渗流速度和温度的提高而增大,而地下水渗流方向主要影响了地埋管热作用的朝向。地埋管附近土体的温度和含水率变化随着储热温度的升高而增大,地埋管入口流量对其周围土体温度场和湿度场的影响极小。随着地层初始含水率的增加,对应地埋管换热量随之增大,地埋管释热量对其远端处土体温度场的影响变大,但对近端处土体温度场的影响反而减小。地埋管周围土体水分的迁移随着土层初始含水率的增加先增大而后减小,在较低含水率下存在最大值,而当土层为干燥和接近饱和状态时,地埋管释热对土层的湿度场几乎无影响。
刘斯佳[7]（2020）在《竖直与水平混合地埋管热泵供暖系统地下传热分析与应用》文中指出传统的竖直地埋管地源热泵系统在供暖为主制冷为辅的北方地区运行中,存在着埋管侧取热量大于蓄热量的问题,长期运行会导致深层土壤温度逐年下降,严重影响系统的稳定性和运行效率。这一问题制约着地源热泵技术在北方村镇建筑中的应用。针对这一问题,本文提出竖直与水平混合地埋管地源热泵系统,对该系统进行地下传热分析与应用研究,以解决地下冷热负荷失衡问题,拓展地源热泵系统在北方村镇的应用范围。以TRNSYS瞬时系统模拟软件为平台,建立了济南某村镇居住建筑混合地埋管地源热泵系统模型。分析结果表明:综合考虑过渡季节热量回灌、冬季供热能力、经济性这三方面等因素,济南地区混合地埋管系统中,水平地埋管埋深宜为1.1 m左右。模拟分析了6种不同埋管深度对水平地埋管换热器的影响。计算结果显示:春秋过渡季节随埋深的增加水平地埋管回灌的热量与系统COPHG不断下降;冬季随埋深的增加水平地埋管的换热能力不断增强。在研究条件下,当埋深超过1.1 m后水平地埋管换热能力的增长幅度变缓;水平地埋管的工程造价成本随埋深增加也在不断提高,当埋深超过1.2 m时,成本增幅加大。利用建立的系统模型,模拟分析了竖直地埋管夏季直供所回补的热量以及竖直与水平混合地埋管不同配比的影响。结果表明:竖直地埋管夏季直接供冷回补的热量占所需总热量的60%左右,需要水平地埋管进行热量回补;水平与竖直地埋管配比（M）约为45%。计算结果显示:随着水平地埋管比例M增大,过渡季回补的热量与系统COP值随着增加,当M为45%左右时,地埋管系统基本达到热量的基本平衡,继续增大M时,COP值增加效果并不明显,而初投资增幅加大。在建筑负荷模拟基础上,基于研究确定的水平地埋管埋深、配比M等系统参数,模拟分析了回补热量与系统COP。结果表明:竖直与水平混合地埋管地源热泵系统,回补的热量占比增大,地下冷热量趋于平衡。系统的能效比明显提高。计算结果显示:过渡季与夏季向地下回补的热量占所需总热量的90%左右,年土壤平均温度降幅约为0.6%,地下冷热负荷不平衡率约为2.9%;春季末期、夏季、秋季初期系统COP平均值分别为5.8、12.2、8.5,综合全年系统平均COP约为7.1。研究结果表明:混合地埋管热泵系统补热效果良好、节能效果显着。与太阳能集热器补热方式比较,二者在技术上均可行,但经济上前者明显占优。以10年使用周期模拟计算,太阳能集热器补热的费用年值是水平地埋管补热的3.5倍,竖直与水平混合地埋管地源热泵系统在经济技术上优势明显。该研究成果将有力推进地埋管地源热泵在北方村镇居住建筑中的应用。
蔡芸[8]（2020）在《竖直地埋管换热器换热能力影响因素研究》文中研究说明本文在查阅大量资料的基础上,结合在全国不同地区浅层地热能场地勘查工作,从工程实践角度研究分析竖直地埋管换热器换热能力的影响因素,将其归结为地质因素、工程因素和运行因素三类,具体包括岩土体初始平均温度、地质结构、岩土热物性、水文地质条件、热源孔深度、换热器类型、回填材料、换热介质流速以及运行模式。研究结果表明岩土体初始平均温度与换热介质的温差与换热器换热能力呈正相关关系。岩土体初始平均温度与大气平均温度呈线性关系,可以通过大气平均温度定性判断竖直地埋管换热效率,二者成正比。岩石热物性普遍大于松散堆积层。岩石地层中,竖直地埋管换热器综合导热系数和热扩散率呈正相关,并且沉积岩（砂岩、灰岩）>变质岩（石英砂岩）>火成岩（玄武岩、安山岩）。在孔隙率约束下,岩土含水率与竖直地埋管换热器换热能力呈正相关。地下水渗流对竖直地埋管换热器的影响目前难以量化,可以作为辅助判断地埋管地源热泵开发利用浅层地热能的适宜性的一个重要参数。土壤的热物性客观反映着岩土体传导或者储存热能力的大小,并不直接影响换热器的换热效率,但是能反映换热器换热能力的大小。热源孔的换热能力随着深度的增加而增加的,但是单位换热效率会衰减并且成本同样会增加,因此热源孔深度的选择应结合项目情况综合确定。天津地区热源孔深度120 m既能获得较大的单位换热效率也能获得较大的单孔换热量,是比较适宜的热源孔深度。同样深度的双U型竖直地埋管换热器取热量比单U型高9.91﹪37.75﹪,排热量比单U高0.9﹪35.6﹪。实际地源热泵系统工程中适宜换热器类型选择应该结合工程造价、施工场地等因素综合确定。在200 m以浅以松散堆积物为主的地区,膨润土、水泥和砂1:1:3的配比混合回填料是比较好的选择,能获得约1.37 W/m℃的热导率,稳定性和透水性也较好。此外,原浆加中粗砂回填的热源孔也能获得较好的换热效率,而且材料成本以及施工成本均较低。试验了0.31、0.42、0.52、0.63和0.79 m/s五种换热介质流速下双U竖直地埋管换热器换热能力。换热器的进出口温差与介质流速呈负相关关系。在排热工况下,竖直地埋管换热器换热能力与介质流速成正比,介质流速大于0.52 m/s换热器换热效率增加明显变缓;在取热工况下,换热器换热能力在介质流速0.52 m/s时出现峰值。间歇运行从理论上利于提高竖直地埋管换热换热能力,但是需要配置更大功率的热泵机组,地源热泵系统初期投资势必会提高。
邹明霞[9]（2020）在《不同地区土壤源热泵系统供冷（热）性能实测对比研究》文中研究指明随着能源短缺与环境污染问题日益严峻,采取各种有效的节能技术与管理措施降低建筑能耗,提高能源利用率,在保证建筑室内舒适性的条件下,实现建筑供冷（热）系统的节能优化运行,对降低空调系统的能耗至关重要。近20多年来,地源热泵系统作为可再生能源技术的代表受到了越来越多行业人士的关注。本文研究基于基础性的关键技术研究,结合项目实际应用参数测试,重点对不同区域的地源热泵系统的能效进行了实测对比研究,分析不同区域地质岩土热物性的特性;基于不同区域的地源热泵系统技术方案,分析地埋管换热器与系统设备匹配选型的差异;对不同地区项目地源热泵系统的运行情况进行监测采集与调查研究,比较地源侧地埋管换热量的变化情况;进一步对不同区域的系统设计及运行进行分析,研究地源热泵地埋管换热器换热能效特征,提出地源热泵系统节能运行优化控制方式,降低地源热泵系统耗能。形成以下研究结果:（1）不同区域项目均有其“唯一性”、“独特性”,需要根据各项目岩土热物性参数、系统全年运行热平衡情况等,进行针对性的设计方案和运行策略。（2）在同一场地内地层岩性及地下环境条件略有不同,本文分析的岩土体综合导热系数λ差异率在7%以内。岩土综合导热系数λ每增加0.1 W/（m·K）,系统效率平均增长3.2%左右;地源热泵机组能效每增加0.1,系统效率平均增长0.96%左右;水泵效率每增加1%,系统效率平均增长0.36%左右,所以岩土热物性是影响热泵系统效率的关键。（3）针对不同区域项目情况,地埋管换热器形式、深度和间距设置则需根据项目特点进行分析确定。相同管径的单U形换热器数量较双U形换热器数量多约20%-25%,相同管形的Dn25管径较Dn32管径换热器数量多约5%-7.5%,因此Dn32管径双U型的地埋管更值得在实际项目中推广使用;且地埋管换热器间距设置存在“最佳布置间距”,应当根据项目数据分析确定,实现项目换热器最优的排布方案。（4）结合不同区域的实际项目,采用地埋管换热器软件模拟设计,给出正确设置地埋管换热器系统的思路及系统设备匹配方案。（5）根据科学正确的设计方法理念和工程经验,对不同区域实际应用项目的实测效果分析,其地源热泵机组性能、土壤源热泵系统性能均满足相关标准要求,且土壤源热泵系统性能级别均达到2级以上标准。
陈仁磊[10]（2019）在《土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热影响的研究》文中提出地源热泵是在能源危机、环境污染、生态破坏背景下应势而生的一种浅层地热能的应用形式,它具有节能、环保的特性,是我国“十三五规划”中重点支持、发展的可再生能源应用形式之一。通过对国内外地源热泵研究的现状的查阅,竖直埋管形式的地源热泵系统实际应用比较广泛,竖直埋管换热器与土壤导热是地源热泵系统研究的重点及难点。土壤是典型的多孔介质,其传热传质是一个比较复杂的过程,而实际工程中土壤的一些物性参数又难以得到,土壤物性参数对竖直埋管换热器的换热会有一定的影响,因此限制了竖直埋换热器与土壤换热的深入研究。本文首先通过设计并搭建实验台,筛选三种不同粒径的土壤及改变土壤含水率的方法改变土壤孔隙率,来研究改变土壤粒径及改变土壤含水率而改变的土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热的影响;然后以实验台参数建立物理模型,以试验测得的土壤参数为边界条件,用Fluent软件对实验进行模拟对比,建立数值模拟模型;最后以建立的模型为基础,进行不同土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热影响的模拟研究。实验结果表明:（1）将土壤粒径从小到大编号,土壤粒径介于0.250.5 mm之间为土壤1、土壤粒径介于0.250.5 mm之间为土壤2、土壤粒径介于0.250.5 mm之间为土壤3。土壤含水率相同,改变土壤粒径而得到不同的土壤孔隙率进行实验。实验表明:土壤平均导热系数随着孔隙率的增大而减小。从土壤1到土壤2孔隙率增加了10.3%,平均导热系数下降了2.4%;平均换热量下降了3.0%;从土壤2到土壤3孔隙率增加了8.6%,平均导热系数下降了1.9%;平均换热量下降了2.5%。分析得到:对于此实验,土壤孔隙率变化对土壤平均导热系数的影响不大,土壤孔隙率变化对换热量的影响也不大。（2）土壤粒径相同,改变土壤3含水率而得到不同的土壤孔隙率进行实验,实验表明:土壤平均导热系数随着孔隙率的增大而上升,平均换热量随着孔隙率的增大而上升。土壤3从含水率5%到含水率10%孔隙率增加了3.8%,平均导热系数上升了9.8%;平均换热量上升了7.2%;土壤3从含水率10%到含水率20%孔隙率增加了3.9%,平均导热系数上升了8.3%。平均换热量上升了6.8%。分析得到:对于此实验,土壤孔隙率的变化对土壤平均导热系数有较大的影响;土壤孔隙率变化对换热量也有较大影响。（3）通过两组实验对比可以得到:通过改变土壤含水率而改变的土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热的影响大于改变土壤粒径而改变的土壤孔隙率对竖直埋管换热器的影响。模拟结果表明:（1）通过对比Fluent模拟实验工况与实验结果,两者差值很小,可以认为模拟与实验能很好的对应,以实验为物理模型建立的数值模拟模型是正确的。（2）保持其他土壤物性不变,只改变土壤孔隙率,相当于改变土壤粒径,随着孔隙率的增大,换热量在减小,土壤孔隙率从0.2增加到0.5时,换热量仅降低了4.3%,说明只对于改变土壤粒径下的不同土壤孔隙率对换热量的影响不大。（3）通过改变不同含水率而改变的不同土壤孔隙率实验,将得到的模拟参数进行模拟,得到土壤孔隙率从0.441到0.482上升了9.2%,换热量增加了20%,通过改变含水率下的不同土壤孔隙率对换热量有较大的影响。
二、竖直埋管地源热泵技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、竖直埋管地源热泵技术（论文提纲范文）
（1）中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的、意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地埋管换热器传热模型的研究现状 |
| 1.2.2 土壤热物性探测方法的研究现状 |
| 1.2.3 地源热泵系统应用技术的研究现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 中深层U型地埋管热泵系统仿真模型的建立与验证 |
| 2.1 中深层U型地埋管热泵系统的模拟研究 |
| 2.1.1 仿真软件 |
| 2.1.2 建筑负荷仿真模型 |
| 2.1.3 系统仿真模型 |
| 2.2 中深层U型地埋管热泵系统的实验研究 |
| 2.2.1 岩土特性 |
| 2.2.2 实验验证 |
| 2.2.3 技术可行性 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 中深层U型地埋管热泵系统的优化设计 |
| 3.1 评价指标 |
| 3.1.1 评价指标的意义 |
| 3.1.2 评价指标的计算 |
| 3.2 单因素的优化设计 |
| 3.2.1 地埋管换热器深度的可行性分析 |
| 3.2.2 地埋管换热器深度的优化分析 |
| 3.3 正交试验优化设计 |
| 3.3.1 影响因素分析 |
| 3.3.2 正交试验表设计 |
| 3.3.3 正交试验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 中深层U型地埋管热泵系统的适用性分析 |
| 4.1 中深层U型地埋管热泵系统 |
| 4.1.1 系统的运行结果 |
| 4.1.2 系统的适用性分析 |
| 4.2 太阳能地源热泵复合系统 |
| 4.2.1 系统的参数设计 |
| 4.2.2 系统的模拟设置 |
| 4.2.3 系统的适用性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 中深层U型地埋管热泵系统的双温运行 |
| 5.1 双温运行 |
| 5.1.1 双温运行原理 |
| 5.1.2 双温运行方法 |
| 5.1.3 双温运行模拟 |
| 5.2 双温运行的优化分析 |
| 5.2.1 双温运行方案 |
| 5.2.2 方案(一)的双温运行优化 |
| 5.2.3 方案(二)的双温运行优化 |
| 5.2.4 方案(三)的双温运行优化 |
| 5.2.5 方案(四)的双温运行优化 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 国内外能源现状 |
| 1.1.2 可再生能源种类 |
| 1.1.3 热泵技术 |
| 1.1.4 地埋管地源热泵发展的优缺点及适用地区 |
| 1.2 地源热泵发展进程及现状 |
| 1.3 地源热泵地埋管换热器的分类 |
| 1.3.1 水平式埋管换热器 |
| 1.3.2 竖直式埋管换热器 |
| 1.4 土壤源热泵的研究现状 |
| 1.4.1 埋管换热器结构的研究 |
| 1.4.2 地下水渗流的影响研究 |
| 1.4.3 土壤分层对地埋管换热器的影响研究 |
| 1.4.4 不同运行工况对地埋管换热器的影响研究 |
| 1.4.5 文献小结 |
| 1.5 竖直埋管与周围土壤的换热模型 |
| 1.5.1 钻井内传热模型 |
| 1.5.2 钻井外传热模型 |
| 1.6 本文的研究内容及意义 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 多供一回换热器与土壤传热的数学模型 |
| 2.1 土壤特性 |
| 2.1.1 导热系数 |
| 2.1.2 比热容 |
| 2.1.3 导温系数 |
| 2.1.4 土壤含水量 |
| 2.1.5 土壤的热阻 |
| 2.2 土壤初始温度 |
| 2.3 多孔介质理论 |
| 2.3.1 多孔介质的参数 |
| 2.3.2 多孔介质的达西定律 |
| 2.4 多供一回埋管换热器结构 |
| 2.5 数学模型的构建 |
| 2.5.1 埋管传热过程的理论分析 |
| 2.5.2 理论模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多供一回埋管换热器的数值模拟 |
| 3.1 常用的数值方法 |
| 3.2 模型假设及简化 |
| 3.3 几何模型建立及网格划分 |
| 3.3.1 几何模型的建立 |
| 3.3.2 网格划分 |
| 3.3.3 数学模型 |
| 3.3.4 物性参数 |
| 3.3.5 边界条件的设置 |
| 3.4 模型验证 |
| 3.4.1 模型验证 |
| 3.4.2 网格无关性验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多供一回埋管换热器连续工况下的数值模拟 |
| 4.1 岩土体初始温度有无分层对多供一回埋管换热器的影响 |
| 4.2 不同渗流方向对不同数量供水管多供一回埋管换热器的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 换热模式对多供一回换热器的影响 |
| 5.1 间歇运行工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.1.1 多供一回换热器间歇运行120h埋管沿深度变化 |
| 5.1.2 多供一回换热器间歇运行120h出口水温和单位井深换热量 |
| 5.1.3 其他因素的影响 |
| 5.2 定负荷工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.3 变负荷工况对多供一回换热器的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 土壤源热泵系统概述 |
| 1.2.1 土壤源热泵的工作原理 |
| 1.2.2 土壤源热泵的特点 |
| 1.3 土壤源热泵的研究动态 |
| 1.3.1 土壤源热泵的发展历程 |
| 1.3.2 土壤源热泵理论模拟研究现状 |
| 1.3.3 土壤源热泵小型试验研究 |
| 1.4 课题的研究内容 |
| 1.4.1 课题的提出 |
| 1.4.2 本文研究的主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 土壤源热泵传热过程理论基础 |
| 2.1 土壤的物性参数 |
| 2.1.1 土壤性质 |
| 2.1.2 地下水渗流基本概念与理论 |
| 2.1.3 阻力系数 |
| 2.2 竖直地埋管的埋管区域地质参数 |
| 2.2.1 土壤分类情况 |
| 2.2.2 地层物性参数 |
| 2.3 热交换过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 土壤源热泵系统小型试验台的原理与构造 |
| 3.1 小型试验台的系统原理 |
| 3.2 小型试验台的组成 |
| 3.3 土壤物性参数的测试与计算 |
| 3.4 试验方案 |
| 3.5 土壤初始温度的测量 |
| 3.6 测试仪器误差分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 地埋管换热器传热数值模型 |
| 4.1 模型的简化与建立 |
| 4.1.1 几何模型的建立 |
| 4.1.2 网格的划分 |
| 4.1.3 Gambit模型边界条件的设置 |
| 4.2 FLUENT模型的控制方程 |
| 4.2.1 管内流动的控制方程 |
| 4.2.2 渗流区域的控制方程 |
| 4.3 Fluent传热模型的边界设定及模拟求解 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 竖直地埋管换热器传热特性的试验研究 |
| 5.1 试验参数与步骤 |
| 5.1.1 试验参数 |
| 5.1.2 试验步骤 |
| 5.2 不同进口温度对地埋管系统的换热性能和土壤温度的影响 |
| 5.2.1 不同进口温度对地埋管换热性能的影响 |
| 5.2.2 不同进口温度对土壤温度的影响 |
| 5.3 不同入口流速对地埋管系统的换热性能和土壤温度分布的影响 |
| 5.3.1 不同入口流速对地埋管换热性能的影响 |
| 5.3.2 不同入口流速对土壤温度分布的影响 |
| 5.4 不同运行模式对地埋管系统的换热性能与土壤温度分布的影响 |
| 5.4.1 不同运行模式对地埋管换热性能的影响 |
| 5.4.2 不同运行模式对周围土壤温度的影响 |
| 5.5 不同管径对地埋管系统的换热性能与土壤温度分布的影响 |
| 5.5.1 不同管径对地埋管换热性能的影响 |
| 5.5.2 不同管径对土壤温度分布的影响 |
| 5.6 渗流状态对地埋管系统的换热性能和土壤温度的影响 |
| 5.6.1 渗流状态对地埋管换热性能的影响 |
| 5.6.2 渗流状态对土壤温度分布的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 模拟与试验的验证 |
| 6.1 模拟结果与试验结果的对比验证 |
| 6.2 误差与分析 |
| 6.3 试验实测与数值模拟的局限与互补 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者成果 |
（4）岩溶地下水渗流对竖直地埋管换热性能影响的模型试验与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地源热泵的研究现状 |
| 1.2.2 地埋管换热器模型试验研究现状 |
| 1.2.3 地埋管换热器数值模拟研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 岩溶地下水渗流-地埋管传热试验平台研制 |
| 2.1 试验平台研制的工程背景 |
| 2.1.1 地源热泵技术 |
| 2.1.2 桂林岩溶地质条件 |
| 2.2 岩溶地下水渗流-地埋管传热试验平台研制 |
| 2.2.1 岩溶区GSHP应用场景概化 |
| 2.2.2 室内物理模型概化 |
| 2.2.3 室内模型试验设计构想 |
| 2.2.4 试验平台研制过程 |
| 2.2.5 试验土箱填筑过程 |
| 2.2.6 传感器布置方式 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 岩溶地下水渗流-地埋管换热模型试验 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.2 试验方案及过程 |
| 3.3 传感器布点编号 |
| 3.4 试验结果及分析 |
| 3.4.1 第一类工况分析(无渗流) |
| 3.4.2 第二类工况分析(夏季制冷) |
| 3.4.3 第三类工况分析(冬季制热) |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 地下水渗流下地埋管换热系统模型构建及验证 |
| 4.1 三维热渗耦合模拟控制方程 |
| 4.1.1 达西定律 |
| 4.1.2 多孔介质传热控制方程 |
| 4.1.3 地埋管传热控制方程 |
| 4.2 地埋管热渗耦合模型 |
| 4.2.1 模型构建 |
| 4.2.2 边界及初始条件 |
| 4.2.3 网格划分 |
| 4.3 数值模型验证与预测 |
| 4.3.1 饱和无渗流-热源影响验证 |
| 4.3.2 夏季制冷-渗流速度影响验证 |
| 4.3.3 冬季制热-渗流速度影响的验证与模拟 |
| 4.3.4 饱和渗流-渗流水水温影响的模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）宿州地区土壤源热泵适宜性与土壤温度场模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 土壤源热泵系统简介 |
| 1.2.1 土壤源热泵系统工作原理及组成 |
| 1.2.2 土壤源热泵分类 |
| 1.2.3 土壤源热泵的优缺点 |
| 1.3 土壤源热泵国内外发展现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 宿州市特定地质的土壤源热泵技术应用适宜性分析 |
| 2.1 宿州市地理概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 地形地貌 |
| 2.1.3 水文地质条件 |
| 2.1.4 土壤热物性 |
| 2.2 宿州市浅层地热能调查 |
| 2.2.1 浅层地热能综合调查 |
| 2.2.2 宿州市社会经济发展概况 |
| 2.2.3 浅层地热能应用分析 |
| 2.3 土壤源热泵技术应用适宜性分区 |
| 2.3.1 分区原则 |
| 2.3.2 评价指标 |
| 2.3.3 评价体系的建立 |
| 2.3.4 层次分析法分析步骤 |
| 2.3.5 综合分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 土壤源热泵地埋管换热理论及软件介绍 |
| 3.1 土壤的物质组成和传热机理 |
| 3.1.1 土壤的物质组成 |
| 3.1.2 土壤的传热机理 |
| 3.2 土壤传热基本参数 |
| 3.2.1 土壤多孔介质热物性参数 |
| 3.2.2 土壤温度变化规律 |
| 3.2.3 土壤初始温度 |
| 3.3 地埋管换热器传热模型 |
| 3.3.1 解析模型 |
| 3.3.2 数值模型 |
| 3.3.3 混合模型 |
| 3.4 COMSOL模拟软件介绍 |
| 3.4.1 COMSOL简介 |
| 3.4.2 COMSOL软件的模拟流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 竖直单U型地埋管模型建立 |
| 4.1 项目概况 |
| 4.2 模型建立的假设条件 |
| 4.3 建立几何模型 |
| 4.4 划分网格 |
| 4.5 指定材料特性 |
| 4.6 设定边界条件 |
| 4.7 模型的验证 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 单U型地埋管换热器影响因素分析 |
| 5.1 土壤导热系数的影响 |
| 5.2 U型管管径的影响 |
| 5.3 回填料导热系数的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 地埋管群间距对土壤源热泵系统的传热影响 |
| 6.1 管群布置 |
| 6.2 几何模型的建立 |
| 6.3 物理参数和边界条件的确定 |
| 6.4 模拟结果及分析 |
| 6.4.1 夏季工况结果与分析 |
| 6.4.2 冬季工况结果与分析 |
| 6.4.3 热流量结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
| 作者简介 |
| 主要科研成果 |
（6）红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状及分析 |
| 1.2.1 地埋管地源热泵系统的运行性能及其影响因素 |
| 1.2.2 岩土体的传热特性及其预测模型 |
| 1.2.3 地埋管传热特性与换热模型 |
| 1.2.4 地下水渗流对竖直地埋管传热性能的影响 |
| 1.2.5 土壤热湿耦合迁移对竖直地埋管传热性能的影响 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 论文构成及技术路线 |
| 1.4.1 论文构成 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 第二章 红黏土热传导性能的试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 桂林红黏土基本性质指标与矿物成分 |
| 2.3 初始状态对热传导性能的影响 |
| 2.3.1 试样制备 |
| 2.3.2 试验方法 |
| 2.3.3 试验结果与分析 |
| 2.4 制样方式对热传导性能的影响 |
| 2.4.1 试样制备 |
| 2.4.2 试验方法及过程 |
| 2.4.3 试验结果与分析 |
| 2.5 矿物成分对热传导性能的影响 |
| 2.5.1 试验材料 |
| 2.5.2 试验方法与过程 |
| 2.5.3 试验结果与分析 |
| 2.6 游离氧化铁对热传导性能的影响 |
| 2.6.1 试验材料与方法 |
| 2.6.2 试验结果与分析 |
| 2.7 温度对热传导性能的影响 |
| 2.7.1 试样制备 |
| 2.7.2 试验方法 |
| 2.7.3 试验结果与分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 考虑温度影响的热传导系数预测模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Tarnawski经验模型 |
| 3.3 Gori模型 |
| 3.4 IPCHT模型 |
| 3.5 半经验半理论预测模型建立 |
| 3.6 新模型参数分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 竖直地埋管传热特性的模型化试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验材料 |
| 4.3 模型化试验装置的研制 |
| 4.4 试验方案与过程 |
| 4.4.1 试验方案 |
| 4.4.2 试验过程 |
| 4.5 模型试验结果及分析 |
| 4.5.1 运行模式对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.2 地层初始状态对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.3 热负荷对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.4 桂林岩溶区地质分层对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.5.5 岩溶地下水渗流对地埋管换热的影响结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 地下水渗流作用下竖直地埋管换热器的传热数值分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑地温梯度影响的三维热渗耦合模型 |
| 5.2.1 基本假设 |
| 5.2.2 三维热渗耦合控制方程 |
| 5.2.3 初始及边界条件 |
| 5.3 热渗耦合模型验证 |
| 5.3.1 模型参数取值 |
| 5.3.2 网格划分独立性检验 |
| 5.3.3 对比分析实测与模型计算结果 |
| 5.4 影响因素分析 |
| 5.4.1 地温梯度的影响 |
| 5.4.2 渗流速度的影响 |
| 5.4.3 渗流温度的影响 |
| 5.4.4 渗流方向的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 高温下竖直地埋管换热器的储热数值分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 考虑温度变化影响的三维热湿耦合地埋管换热模型 |
| 6.2.1 基本假设 |
| 6.2.2 高温储热下热湿耦合控制方程 |
| 6.2.3 初始及边界条件 |
| 6.3 模型验证 |
| 6.3.1 土水特征曲线预测 |
| 6.3.2 模型参数取值 |
| 6.3.3 网格划分独立性检验 |
| 6.3.4 实测与热湿耦合模型预测结果比较 |
| 6.4 影响因素分析 |
| 6.4.1 储热时长的影响 |
| 6.4.2 储热温度的影响 |
| 6.4.3 地埋管入口流量的影响 |
| 6.4.4 土层初始状态的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（7）竖直与水平混合地埋管热泵供暖系统地下传热分析与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 课题研究目的及内容 |
| 第2章 基于TRNSYS的混合地埋管地源热泵供暖系统构建与分析 |
| 2.1 混合地埋管地源热泵系统形式 |
| 2.2 水平地埋管换热器传热分析 |
| 2.2.1 地下冷热负荷平衡分析 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.3 竖直地埋管换热器传热分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 混合地埋管地源热泵系统供暖影响因素分析 |
| 3.1 水平地埋管深度对换热器的影响 |
| 3.1.1 过渡季水平地埋管埋深对热量回灌的影响 |
| 3.1.2 冬季水平地埋管埋深对换热的影响 |
| 3.1.3 水平地埋管埋深的技术经济分析 |
| 3.2 竖直与水平地埋管配比对换热的影响分析 |
| 3.2.1 夏季竖直地埋管直接供冷与热量回补分析 |
| 3.2.2 过渡季竖直与水平埋管配比热量回补分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 混合地埋管地源热泵供暖系统数值分析 |
| 4.1 村镇居住建筑负荷模拟分析 |
| 4.1.1 TRNBuid建筑模型建立 |
| 4.1.2 TRNSYS建筑负荷计算模型搭建及结果输出 |
| 4.2 混合地埋管地源热泵供暖系统方案设计分析 |
| 4.2.1 竖直地埋管设计计算 |
| 4.2.2 水平地埋管设计计算 |
| 4.3 混合地埋管地源热泵供暖系统运行状况分析 |
| 4.3.1 混合地埋管地源热泵供暖系统模型搭建 |
| 4.3.2 过渡季与夏季热量回补分析 |
| 4.3.3 全年热量回补与系统能效分析 |
| 4.3.4 与太阳能集热器补热方式进行比较分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（8）竖直地埋管换热器换热能力影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 地质因素对竖直地埋管换热器换热能力影响 |
| 2.1 岩土热响应试验 |
| 2.2 岩土样热物性实验室测试 |
| 2.3 岩土体初始平均温度 |
| 2.4 地质结构 |
| 2.5 水文地质条件 |
| 2.5.1 岩土含水率 |
| 2.5.2 地下水渗流 |
| 2.6 岩土体热物性 |
| 3 工程因素对竖直地埋管换热器换热能力的影响 |
| 3.1 热源孔深度 |
| 3.2 换热器类型 |
| 3.3 回填材料 |
| 4 运行因素对竖直地埋管换热器换热能力的影响 |
| 4.1 换热介质的流速 |
| 4.2 运行模式 |
| 5 案例分析 |
| 5.1 项目概况 |
| 5.1.1 工程概况 |
| 5.1.2 地质概况 |
| 5.2 工程布置及成果分析 |
| 5.2.1 钻探 |
| 5.2.2 物探测井 |
| 5.2.3 岩土样测试 |
| 5.2.4 地温监测 |
| 5.2.5 岩土热响应试验成果分析 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）不同地区土壤源热泵系统供冷（热）性能实测对比研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 现阶段相关研究存在问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.4.1 土壤源热泵系统构成分析 |
| 1.4.2 岩土热物性的特性分析 |
| 1.4.3 土壤源热泵换热器设计研究 |
| 1.4.4 不同地区土壤源热泵系统工程案例应用 |
| 1.4.5 不同地区土壤源热泵系统工程案例应用分析 |
| 1.5 拟采用的研究方法与技术路线 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 土壤源热泵系统构成及性能影响因素分析 |
| 2.1 系统基本构成分析 |
| 2.1.1 土壤源热泵系统综合集成原则 |
| 2.1.2 系统主要构成的情况分类 |
| 2.2 影响系统效率的关键因素分析 |
| 2.2.1 岩土热物性参数 |
| 2.2.2 地埋管换热器的传热性能 |
| 2.2.3 机房部分设备能效 |
| 2.2.4 系统运行策略 |
| 2.3 不同区域系统热平衡分析 |
| 2.3.1 土壤热平衡问题的影响因素 |
| 2.3.2 土壤热平衡常见解决措施思路 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 岩土热物性的实测特性分析 |
| 3.1 岩土热物性参数测试 |
| 3.1.1 岩土热物性测定方法 |
| 3.1.2 岩土热物性测试仪的基本原理 |
| 3.2 不同岩土热物性测试结果及分析 |
| 3.2.1 不同区域测试孔的岩性特征 |
| 3.2.2 不同区域测试数据及分析 |
| 3.3 岩土热物性特性分析 |
| 3.3.1 换热器的传热特性与岩土热物性的关系 |
| 3.3.2 岩土热物性的规律分析 |
| 3.3.3 适用范围分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 地埋管换热器设计方法研究 |
| 4.1 换热器设计形式 |
| 4.2 换热器的配置分析 |
| 4.2.1 换热器形式分析 |
| 4.2.2 换热器深度设置分析 |
| 4.2.3 换热器间距设置分析 |
| 4.3 不同区域项目换热器的设计应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 土壤源热泵系统工程案例应用 |
| 5.1 不同区域项目负荷分析 |
| 5.2 不同区域项目系统地源侧取排热分析 |
| 5.3 不同区域项目主要设备配置 |
| 5.4 系统节能运行方式应用 |
| 5.4.1 不同季节的工况控制 |
| 5.4.2 其他常用节能技术措施 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 不同区域工程案例应用效果评价 |
| 6.1 测评指标 |
| 6.2 测试方法 |
| 6.2.1 地埋管换热性能测试 |
| 6.2.2 热泵机组性能测试 |
| 6.2.3 土壤源热泵系统性能测试 |
| 6.3 实测地埋管换热量 |
| 6.3.1 散热量测试分析 |
| 6.3.2 取热量测试分析 |
| 6.3.3 与理论值对比 |
| 6.4 不同区域项目系统性能评价 |
| 6.4.1 地埋管换热能效系数 |
| 6.4.2 地源热泵机组性能评价 |
| 6.4.3 土壤源热泵系统性能评价 |
| 6.4.4 土壤源热泵系统性能评级 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间获得专利认证 |
| 致谢 |
（10）土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 土壤源热泵简介 |
| 1.2.1 系统组成及工作原理 |
| 1.2.2 地源热泵的优势 |
| 1.3 竖直埋管与土壤换热国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 土壤孔隙率对竖直埋管换热影响研究的必要性 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 1.5.1 问题的提出 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 2 竖直埋管换热器与土壤换热理论基础 |
| 2.1 竖直埋管换热器与土壤的传热过程 |
| 2.2 土壤的基本特性参数 |
| 2.3 竖直埋管换热器的传热模型 |
| 2.3.1 线热源理论 |
| 2.3.2 柱热源理论 |
| 2.3.3 竖直埋管换热器管内流动模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 实验台的设计搭建及调试 |
| 3.1 实验台的搭建 |
| 3.2 实验系统组成部分 |
| 3.2.1 能量供给系统 |
| 3.2.2 储热系统 |
| 3.2.3 渗水系统 |
| 3.2.4 数据测量及采集系统 |
| 3.3 温湿度传感器的布置 |
| 3.4 实验设备的标定 |
| 3.4.1 温度传感器标定 |
| 3.4.2 湿度传感器标定 |
| 3.4.3 实验系统的调试运行 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不同土壤孔隙率下竖直埋管换热的实验研究 |
| 4.1 实验步骤 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 土壤初温测试 |
| 4.2.2 土壤孔隙率测试 |
| 4.2.3 土壤平均导热系数 |
| 4.2.4 土壤换热量 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 改变土壤粒径而改变的土壤孔隙率实验分析 |
| 4.3.2 改变土壤含水率而改变的土壤孔隙率实验分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同土壤孔隙率下竖直埋管换热的模拟研究 |
| 5.1 竖直埋管换热器传热过程简化 |
| 5.2 几何模型的建立 |
| 5.3 网格划分 |
| 5.4 边界条件的设定 |
| 5.5 竖直埋管换热器的数学模型 |
| 5.5.1 连续方程 |
| 5.5.2 动量方程 |
| 5.5.3 能量方程 |
| 5.6 模拟及分析 |
| 5.6.1 模拟与实验对比 |
| 5.6.2 土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热影响的模拟 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
四、竖直埋管地源热泵技术（论文参考文献）
- [1]中深层U型地埋管热泵系统在严寒、寒冷地区的适用性分析[D]. 左婷婷. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]土壤初温及渗流对多供一回中心回水管换热器影响的研究[D]. 刘典. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素研究[D]. 闵杰. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [4]岩溶地下水渗流对竖直地埋管换热性能影响的模型试验与数值模拟[D]. 贺海洋. 桂林理工大学, 2021(01)
- [5]宿州地区土壤源热泵适宜性与土壤温度场模拟分析[D]. 王祖涵. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [6]红黏土传热特性及其对岩溶区竖直地埋管换热性能的影响研究[D]. 徐云山. 上海大学, 2020
- [7]竖直与水平混合地埋管热泵供暖系统地下传热分析与应用[D]. 刘斯佳. 山东建筑大学, 2020(10)
- [8]竖直地埋管换热器换热能力影响因素研究[D]. 蔡芸. 中国地质大学(北京), 2020
- [9]不同地区土壤源热泵系统供冷（热）性能实测对比研究[D]. 邹明霞. 北京工业大学, 2020(06)
- [10]土壤孔隙率对竖直埋管换热器换热影响的研究[D]. 陈仁磊. 内蒙古科技大学, 2019