地埋管地源热泵技术在贵州岩溶地区的应用研究

地埋管热泵技术是采集地表以下200 m深度内的浅层地热能进行供热制冷的新型能源利用技术,而该技术在贵州碳酸盐岩分布区的应用和推广之所以受到制约,其主要原因是岩溶地层中建造垂直换热孔的难度大、成本较高。通过贵州省有色科技大楼附楼采用垂直地埋管式与基础桩螺旋盘管式有效组合的换热系统,在岩溶一般至中等发育的碳酸盐岩地层中开发利用浅层地热能的成功经验的介绍,为地埋管热泵技术在贵州岩溶地区的应用和推广提供参考。     

地埋管地源热泵系统及存在问题分析

在阐明地源热泵系统的基本原理及国内外发展现状的基础上,分析了地埋管地源热泵系统在推广宣传、设计施工以及后期管理运行阶段中存在的一些主要问题,最后就在保持地埋管地源热泵系统可持续发展的前提提出了几点建议。     

浅层地热能在岩溶地区的开发应用

地埋管换热系统是采集浅层地热能的一种热交换系统,文章介绍了用地埋管换热系统,在岩溶发育的碳酸盐岩地层中开发利用浅层地热能的成功经验,为在岩溶地区开发利用浅层地热能提供技术性参考。     

地埋管换热器钻孔长度计算方法研究

地埋管换热器钻孔长度计算是土壤源热泵系统设计的核心。为规范地埋管换热器钻孔长度计算,从《地源热泵系统工程技术规范》基本要求出发,以合肥市某土壤源热泵工程为例,进行了地埋管换热器钻孔长度计算和校核模拟计算。研究表明,热干扰对地埋管换热器钻孔长度有较大的影响,不考虑热干扰影响的钻孔长度计算结果偏小;由于热堆积的影响,地埋管换热器流体平均出口温度呈现逐年上升趋势。校核模拟计算结果表明地埋管换热器钻孔计算长度能够满足规范的要求。     

浅层地热能在合肥地区的应用

根据合肥地区的水文与工程地质条件,研究浅层地热能在合肥地区应用的适宜方式,并结合工程实例,对浅层地热能应用的地源热泵空调系统中的地埋管换热器设计、自动控制与监测、运行控制等关键技术进行了探讨,旨在合肥地区推广应用浅层地热能,实现浅层地热能与地源热泵系统、建筑空调系统相匹配。     

地下水人工流场能效增强技术在浅层地热能开发中的应用

中新天津生态城地处天津市滨海地区,区内地下水位高,地下水流动性差,地层上部80~100 m深度内地下水均为咸水,地层天然的热传导能力差,在一个供能期内地埋管向土层中散出的冷量/热量难以在短时间消散,造成冷量/热量在地埋管附近处持续堆积,使地源热泵系统能效降低。地下水人工流场能效增强技术可通过地下水流动将地埋管周围堆积的冷量或热量较为均匀地转移到整个地埋管区域土壤中,使地埋管间的浅层地热能被充分利用,增大换热温差,提高地埋管的换热效率,从而提高地源热泵系统的能效。     

沈阳市典型岩土体组合热响应试验及结果分析

岩土热物性参数是地层热响应特征的直接表征,也是地埋管地源热泵系统设计主要影响因素.热响应试验是获取岩土热物性参数的重要手段之一.针对沈阳市不同地貌单元,选择3种典型岩土体组合地段开展5组热响应试验,综合研究分析了沈阳市典型岩土体组合的综合热响应特征,包括地层初始温度、地层综合导热系数及地层的地温恢复时间,提出了沈阳市西部地区可优先发展地埋管地源热泵系统.这些结果将为沈阳市地埋管地源热泵系统的规划部署及工程的开发利用提供借鉴.     

复杂地质条件下的地埋管换热孔成孔工艺措施

根据统计,贵州省土壤源热泵的利用情况远落后于其它省份,原因是由于贵州省特殊的地质条件造成地埋管换热孔施工难度及工程成本的大幅度增加造成的,故解决上述问题是在贵州省推广土壤源热泵系统的先决条件。本文针对贵州地区喀斯特地貌等复杂地质条件,特别是针对地下岩溶发育明显的石灰岩地区以及破碎、裂隙发育明显的白云岩地区,根据贵州当地的成功案例,提出了在岩溶发育明显的地区采用清水正循环回转钻进方式结合混合速凝剂的水泥浆回灌封孔固化后复钻的成孔处理工艺,以及在破碎、裂隙发育明显的地区采用添加火碱、纤维素、堵漏剂的混合泥浆作为护壁材料的正循环回转钻进方式,结合局部泥浆无法成功护壁的同时添加聚丙烯酰胺的成孔处理工艺。     

基于层次分析法的贵阳市地埋管地源热泵适宜性评价

根据贵阳市的地质、水文地质、岩石热物性特征以及环境地质等因素,采用层次分析法(APH)确定各因子的权重,并最终利用综合评价指数法进行地埋管地源热泵适宜性的综合评价。结果显示,贵阳市地埋管地源热泵适宜区面积为327.0 km2,不适宜区面积为39.4 km2。     

竖直埋管地源热泵技术

竖直埋管地源热泵技术的重点和核心是地下埋管换热器。地下埋管换热器的设计包括：换热器形式和回路形式的选择，地下换热器尺寸设计，水平间距及热短路，管材的选用和换热能力等。地下埋管换热器的施工主要包括：钻孔，下管，注浆、回填和换热器的安装。     

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。     

垂直地埋管现场热响应试验研究

地源热泵技术主要利用浅层地热能为建筑物供暖和制冷,有着节能减排、高效环保等优点。本文阐述了江苏沙家浜温泉国际度假中心垂直地埋管热响应试验所取得的实效。     

贵州岩溶疏干区浅层地热能地埋管施工技术

贵州省浅层地热能资源丰富,开发潜力巨大,但碳酸盐岩地层分布广、浅表岩溶裂隙极为发育,浅层地埋管施工难度大。以贵州仁怀妇幼保健院浅层地温中央空调地埋管工程为例,采用偏心潜孔锤跟管钻进、潜孔锤钻进、简便除尘器除尘、固结封堵和圆木封隔溶洞、提吊法下管等技术措施,解决了在由于溶蚀和断裂构造及河流深切割作用造成的局部岩溶发育以及地埋管埋置深度内无水的岩溶疏干区进行地埋管施工面临的松散浅表回填及岩溶软弱层成孔困难、全孔段无液面潜孔锤钻进粉尘污染环境、溶洞跑管（PE管）等技术难题,在保证了工程质量、安全的同时提高了施工效率,为类似工程提供了施工经验。     

一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法

基于叠加原理,提出了一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法,新方法考虑了地埋管换热器各钻孔地下换热热干扰的影响,以流体平均温度的作为计算参考温度。研究结果表明,由于受到热干扰的影响,地埋管换热器钻孔计算长度比不考虑热干扰情形要大;与传统"最不利钻孔法"相比,"流体平均温度法"计算的钻孔长度要小,且钻孔间距越小,钻孔长度相差越大。新方法能降低地埋管地源热泵项目钻孔成本,有助于地埋管地源热泵技术的规模化推广和应用。     

地埋管换热器动态热负荷下地层温度场的解析解

垂直地埋管换热器（borehole heat exchanger,BHE）是利用浅层地热能的主要换热装置,如何确定合理的地埋管间距对地源热泵系统（ground source heat pump system,GSHPs）的传热性能与经济性影响很大。以往工程应用中未考虑地埋管热负荷的动态变化,常采用最大延米热/冷负荷（即最不利情况下）的影响半径作为设计依据,使设计参数趋于保守,很难实现地源热泵系统的技术和经济优化,而考虑负荷变化的数值模拟方法耗时复杂,不便于工程应用。文章提出了一种在地埋管实际热冷负荷动态变化条件下,计算地埋管换热器影响半径的简单数学方法。该法首先推导了地埋管换热器在周期性热流边界条件下,井筒周围地层温度场的解析解,在此基础上将地面建筑物全年周期下的实际波动热冷负荷进行傅里叶级数近似展开,最后通过线性叠加每个周期函数对应的解析解,得到建筑物实际动态热冷负荷下的地层温度动态分布。提出的解析解实时耦合了地面建筑动态热冷负荷,计算结果接近实际应用,具有计算精度高、简单方便快捷的优点,便于在工程实际中推广应用。     

地层初始温度及结构对地埋管换热能力影响分析

不同地质条件下,地埋管的换热能力有所不同,热能采集和扩散能力存在差异。为给地埋管地源热泵系统工程提供科学合理的设计依据,本文利用现场热响应测试数据分析了地层初始温度以及地层结构对地埋管换热能力的影响。结果表明:地埋管换热能力与地层初始温度呈较好的线性相关性,地埋管夏季延米换热量随地层初始温度的升高而减少,冬季延米换热量随地层初始温度的升高而增加;不同地层结构,地埋管换热能力有所不同,在富水性相对较好、岩性颗粒粗、地下水径流速度快的区域,地埋管换热效果要优于富水性相对较差、岩性颗粒细、地下水径流速度慢的区域。     

民航华北局山西办公楼分散式地源热泵空调系统设计运行分析

本文介绍民航华北局山西办公楼地源热泵空调系统设计,重点介绍:1.室内分散式热泵系统(水环热泵)及室外地埋管换热系统的设计思路;2.太原地区粉质粘土地质结构冬夏季土壤换热量;3.运行情况。     

U形垂直埋管换热器换热性能试验研究

在地源热泵系统中,埋管换热器的换热性能与很多因素有关.本文通过地源热泵试验台,参照国外地下埋管换热器岩土温度场的求解方法,采用线热源理论及热阻原理,将U形垂直埋管换热器等效转化为单管换热器,对相关影响因素进行了分析与实验研究.实验结果表明,循环流体的流速对换热器换热效果影响较大,流速维持在2.5m 3/h左右内比较合理,管道材料的热物性对换热影响不大,但在回填材料中加入砂砾可以显著提高换热量,在北方寒冷地区应尽量避免系统的长时间连续运行.     

宁夏银川市浅层地温能赋存条件和开发利用潜力评价

扩大浅层地温能这种可再生绿色能源的开发利用规模，对中国的节能减排和可持续发展具有重要的意义。本次通过银川市浅层地温能资源调查，查明了宁夏银川市浅层地温能蕴藏条件。本研究利用Arcgis软件使用层次分析法对研究区进行地埋管地源热泵适宜性分区，并进行浅层地温能资源潜力评价。研究认为，研究区范围无地埋管地源热泵不适宜区，适宜区面积分布最广为1 767 km²，占比为56.04%；较适宜区面积为1 386 km²，占比为43.96%；研究区地埋管地源热泵开采潜力较大，夏季开发潜力为42.7万m²/km²，冬季开发潜力为36.0万m²/km²。根据研究成果提出研究区浅层地温能资源开采和规划意见，为后续制定开发利用方案提供思路与依据。     

地埋管换热孔换热系数及其在工程设计中的应用研究

浅层地温能是一种清洁,环保可再生的自然资源,通过热泵系统消耗少量电能即可用于建筑物供暖制冷,在节能减排中发挥着越来越重要的作用。针对目前地埋管换热系统单位延米抉热功率在设计中应用混乱的问题,本文从公式推导及现场试验数据分析出发,研究了国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366--2005）和国土资源部行业标准《浅层地热能勘查评价规范》（DZ0225--2009）中关于现场热响应试验的方法及理论计算的关系,导出单孔的换热系数是单位热阻的倒数,它可以代表埋管的换热能力。提出其与直接测出单位廷米换热功率的区别,从而指导工程方案制定。