U型垂直埋管式土壤源热泵埋管周围温度场的理论研究 被引量：23

1

作者 李芃 仇中柱 于立强 《暖通空调》 北大核心 2002年第1期17-20,共4页

应用有限单元法对土壤热源地下U型垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟 ,其结果与实验测试值吻合良好。根据数值模拟计算程序可给出U型垂直埋管向地下放热量与埋管的埋深及埋管的热作用半径的对应关系 ,为U型垂直管埋深。

关键词 有限元法 土壤 温度场 U型垂直埋管 热作用半径

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U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究 被引量：19

2

作者 纪世昌 胡平放 《制冷与空调》 2007年第4期35-37,共3页

在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟,确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间,定量预测热干扰的程度及其... 在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟,确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间,定量预测热干扰的程度及其结果。通过对管群间热干扰的分析,提出解决方案,为U型垂直换热埋管的地下管群的设计提供参考依据。 展开更多

关键词 土壤源热泵 U型垂直埋管 非稳态温度场 热作用半径 热扰动

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土壤蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度特性模拟 被引量：14

3

作者 吴晅 刘卫 +2 位作者 路子业 梁盼龙 金光 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期204-213,共10页

为探索内蒙中部地区地源热泵蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度变化特性,以垂直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立了二维非稳态传热物理数学模型。在与试验结果进行验证的基础上,对土壤蓄热、放热和蓄热-放热耦合过程... 为探索内蒙中部地区地源热泵蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度变化特性,以垂直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立了二维非稳态传热物理数学模型。在与试验结果进行验证的基础上,对土壤蓄热、放热和蓄热-放热耦合过程进行模拟研究。分析了热作用半径、单位管长换热量和土壤温度随热泵运行时间及运行模式的变化规律;单一条件下的蓄热、放热以及蓄热-放热耦合模式下土壤热平衡问题,探讨了流体入口流速、温度、土壤类型和热泵运行模式等因素对土壤温度场的影响。研究结果表明:热作用半径随蓄热时间的增加而增大且逐渐趋于平缓,热泵运行25和28 d后,热作用半径分别为3.3和3.4 m;流体入口温度对热作用半径及单位管长换热量影响较大但流体流速影响较小,流体入口温度和速度分别为40、60℃和0.6、1.2 m/s时,对应热作用半径分别为3.7、4.5和3.5、3.6 m。合理的间歇运行模式对换热量及埋管周围土壤温度的恢复均有改善;土壤导热系数越大土壤温度恢复时间与效果越佳,土壤导热系数为3.1 W/(m?K)时恢复后温度为9.3℃(土壤初温9.5℃)。此外,蓄热-放热耦合模式下换热量不等对土壤热平衡具有较大影响。试验验证表明,所建模型具有一定的准确性其相对最大误差为5.35%。 展开更多

关键词 土壤 温度 热泵系统 地埋管 热作用半径 运行模式 土壤热平衡

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U型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟 被引量：12

4

作者 纪世昌 胡平放 《制冷与空调》 2007年第2期55-58,共4页

针对土壤源热泵地下垂直U型埋管,建立周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用MAT-LAB软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟,其结果与实测值非常吻合,并得到土壤温度沿径向、纵向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律,为U型垂直... 针对土壤源热泵地下垂直U型埋管,建立周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用MAT-LAB软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟,其结果与实测值非常吻合,并得到土壤温度沿径向、纵向的变化规律及埋管的热作用半径的变化规律,为U型垂直埋管的埋深及间距设计提供参考。 展开更多

关键词 土壤源热泵 U型垂直埋管 非稳态温度场 热作用半径

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U型管地热换热器热作用半径的数值模拟 被引量：13

5

作者 王艳 刁乃仁 王京 《建筑热能通风空调》 2011年第3期46-49,共4页

针对竖直U型埋管地热换热器土壤传热范围的问题,建立了U型埋地换热器三维非稳态传热模型。U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用CFD软件FLUENT对U型管的进口温度、进口流速、运行时间、土壤初始温度以及土壤热物性在夏季不同... 针对竖直U型埋管地热换热器土壤传热范围的问题,建立了U型埋地换热器三维非稳态传热模型。U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用CFD软件FLUENT对U型管的进口温度、进口流速、运行时间、土壤初始温度以及土壤热物性在夏季不同工况下对U型管热作用半径的影响进行了数值模拟研究。本文得出的结果可以用来指导地源热泵工程的设计。 展开更多

关键词 U 型管 数值模拟 热作用半径

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基于热作用半径的地埋管换热器储热特性研究 被引量：8

6

作者 闫俐君 张旭 《制冷技术》 2015年第1期1-5,10,共6页

在理论推导热作用半径的基础上,对单U型地埋管换热器进行数值模拟与数据分析,结果表明不同运行方式、不同进口水温对热作用半径的影响并不显著。基于热作用半径理论,研究了地埋管换热器的储热特性,包括平均储热密度和储热密度分布,得出... 在理论推导热作用半径的基础上,对单U型地埋管换热器进行数值模拟与数据分析,结果表明不同运行方式、不同进口水温对热作用半径的影响并不显著。基于热作用半径理论,研究了地埋管换热器的储热特性,包括平均储热密度和储热密度分布,得出间歇运行能够增强土壤的储热潜力。土壤平均储热密度随进口水温的提高而近似线性增大。U型管累计散热量相同时,连续运行的地埋管周围土壤在近壁端储热密度均大于在间歇运行情况下的储热密度,远端则相反。 展开更多

关键词 热作用半径 平均储热密度 储热密度分布

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考虑土壤分层的竖直埋管换热器传热特性研究 被引量：5

7

作者 于博晨 郝楠 +2 位作者 金光 郭少朋 陈正浩 《土壤通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期315-324,共10页

建立柱热源的分层土壤地埋管传热模型,利用分层岩土热响应试验验证模型的准确性,并与均质土壤模型比较分析了不同工况下地埋管换热器的传热特性。结果表明:使用均质土壤模型分析地埋管换热器传热特性会低估该埋管系统的换热能力,在变进... 建立柱热源的分层土壤地埋管传热模型,利用分层岩土热响应试验验证模型的准确性,并与均质土壤模型比较分析了不同工况下地埋管换热器的传热特性。结果表明:使用均质土壤模型分析地埋管换热器传热特性会低估该埋管系统的换热能力,在变进口流体温度、变进口流体流速和变管径工况下,用均质土壤模型估算的单位管长换热量及钻孔平均导热系数,比分层土壤模型估算值分别低7.00%和6.62%、6.20%和6.19%、6.57%和6.56%;由于分层土壤模型考虑了土壤热物性沿埋管轴向分布、土壤温度也呈分层非均匀分布的特点。分层土壤、均质土壤模型模拟的最大热作用半径基本相同,且随着模拟时间的延长,分层土壤模型模拟土壤温度场温度分布呈均匀化趋势。由此可见,分层土壤模型可更好的揭示土壤热特性、热传导及热分布规律,将其应用于不同实际工况的系统设计计算可为工程量和工程费用的合理估算提供支持。 展开更多

关键词 地埋管换热器 传热 土壤分层模型 换热特性 热作用半径

原文传递

跨季节蓄热型地源热泵热传递规律研究 被引量：4

8

作者 吴晅 路子业 +3 位作者 刘卫 梁盼龙 田雪凯 金光 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期164-171,共8页

基于有限元分析法,建立了准三维非稳态传热模型。在试验验证的基础上,分析了跨季节蓄热型地源热泵蓄热过程中土壤温度、单位井深换热量、热作用半径随热泵运行时间的变化规律,讨论了土壤结构、入口水温、入口质量流量、热泵运行模式等... 基于有限元分析法,建立了准三维非稳态传热模型。在试验验证的基础上,分析了跨季节蓄热型地源热泵蓄热过程中土壤温度、单位井深换热量、热作用半径随热泵运行时间的变化规律,讨论了土壤结构、入口水温、入口质量流量、热泵运行模式等对土壤传热规律的影响,并研究了土壤热平衡问题。结果表明:同一半径不同深度处,土壤温度增长幅度随土壤热扩散率的增加而增大;土壤热作用半径随热泵运行时间及入口水温的升高而增加,并逐渐趋于稳定;间歇运行模式下,地埋管附近土壤温度及换热量均呈波动式变化,且当径向距离大于0.3 m时,与连续模式一致;在满足换热量的情况下,流体质量流量不宜过大;系统运行一个周期(360 d)后土壤温度基本可以恢复,且流体入口温度不宜低于40℃。 展开更多

关键词 地源热泵 地埋管 热作用半径 运行模式 土壤热平衡

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季节性冻土区路基专用地源热泵供热装置研究 被引量：4

9

作者 胡田飞 岳祖润 +1 位作者 闫晓夏 徐丽霞 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期39-49,共11页

为满足季节性冻土区路基冻胀应急抢险需求,设计1款路基专用直接膨胀式地源热泵供热装置,并通过连续运行供热和间歇运行供热试验研究装置的供热性能。结果表明:地源热泵供热装置最高供热温度可达90℃,最低吸热温度可达-15℃;间歇供热条件... 为满足季节性冻土区路基冻胀应急抢险需求,设计1款路基专用直接膨胀式地源热泵供热装置,并通过连续运行供热和间歇运行供热试验研究装置的供热性能。结果表明:地源热泵供热装置最高供热温度可达90℃,最低吸热温度可达-15℃;间歇供热条件下,供热段平均供热温度随启停时间比的增大而升高,吸热段平均吸热温度随启停时间比的增大呈先降后升的规律;土体传热效率随着时间延长和与热泵距离的增大而降低,热泵运行第1天的热作用半径为0.87 m;热泵制热系数随启停时间比的减小而增大,最高达3.0以上,启停时间比过高时热泵能效性和地热能收集效果较差,而启停时间比过低时供热防冻效果较差。针对单线铁路路基冻害快速抢险需求,建议装置供热功率定为1.0~2.0 kW,布设间距取1.5~3.0 m,启停时间比先设为2 h∶1 h,然后根据冻胀缓解程度逐步降低启停时间比。 展开更多

关键词 路基 季节性冻土区 地源热泵 启停时间比 换热温度 制热系数 热作用半径

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单U形地埋管换热特性及热作用半径数值分析 被引量：3

10

作者 王楠 杨小凤 +3 位作者 庄春龙 黄光勤 席新宇 付博亨 《建筑节能》 CAS 2017年第3期10-14,共5页

针对影响U形地埋管换热能力及热作用半径的典型因素,采用模拟分析,得到了不同入口水温、管内流量、回填料导热系数、岩土体导热系数、体积热容条件下,埋管单位井深换热量和平均热作用半径随之变化的规律。结果表明:地埋管的换热量与入... 针对影响U形地埋管换热能力及热作用半径的典型因素,采用模拟分析,得到了不同入口水温、管内流量、回填料导热系数、岩土体导热系数、体积热容条件下,埋管单位井深换热量和平均热作用半径随之变化的规律。结果表明:地埋管的换热量与入口温度、岩土体导热系数及单位体积热容呈线性变化,与入口流量和回填料导热系数呈指数形式变化,通过拟合分析出单位井深地埋管日平均换热量与五个因素的回归方程;在热物性参数中热扩散系数对地埋管的平均热作用半径影响最显著。 展开更多

关键词 地埋管 热作用半径 数值模拟 热扩散率

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寒区路基地源热泵型供热装置运行特性及能效优化 被引量：1

11

作者 胡田飞 张峻洋 +1 位作者 郭磊 孙天泽 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1325-1333,共9页

文章针对寒区路基工程广泛面临的冻害问题,基于地源热泵技术,构建一种主动温控式路基。通过模型试验,对比了热泵在不同运行模式下的换热特性,结果表明:在连续运行模式下,热泵供热温度最高达95.9℃,吸热温度低至-8.5℃,可以有效防治冻胀... 文章针对寒区路基工程广泛面临的冻害问题,基于地源热泵技术,构建一种主动温控式路基。通过模型试验,对比了热泵在不同运行模式下的换热特性,结果表明:在连续运行模式下,热泵供热温度最高达95.9℃,吸热温度低至-8.5℃,可以有效防治冻胀。热泵定时运行模式的换热效率优于定温模式,定温模式的启停循环次数多、压缩机能耗大;在定时模式下,随着启停比的增大,供热温度逐渐升高,而吸热温度先降低、后升高,启停比为2∶1时,换热效果最优;面向单线铁路路基冻胀抢险时,建议热泵间距取1.5~3.0 m,热泵功率宜取1.0~2.0 kW,根据冻胀程度动态地控制启停比例。 展开更多

关键词 路基冻胀 地源热泵 启停比 热作用半径 制热系数

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内蒙地区垂直地埋管蓄热过程土壤温度的变化特性 被引量：1

12

作者 吴晅 刘卫 +1 位作者 金光 武文斐 《流体机械》 CSCD 北大核心 2016年第9期67-72,66,共7页

给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期(90天)连续蓄热过程进行了模拟研究。分析... 给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期(90天)连续蓄热过程进行了模拟研究。分析了钻孔口径、回填材料、地埋管管径及热流密度等因素对蓄热过程土壤温度特性的影响。研究表明:热泵长期连续运行会导致地埋管附近土壤出现热堆积不利于蓄热。热流密度、地埋管管径对土壤温度场和热作用半径影响较大;钻孔口径、回填材料对其影响较小;钻孔间距应保持在6.5m以上。研究结果对内蒙地区太阳能-地源热泵系统相关参数的设计具有重要指导意义。 展开更多

关键词 地源热泵 数值模拟 热作用半径 地埋管 有限元分析法

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热电比拟法测定土壤热物性的实验研究

13

作者 余斌 颜亮 王沣浩 《制冷空调与电力机械》 2009年第4期10-13,共4页

基于热电比拟分析的理论,建立了地源热泵土壤热物性热电比拟的测试模型,并搭建了地源热泵土壤热物性测试实验台;对实验数据进行分析后,得出了西安地区土壤热物性参数的数据,验证了热电比拟模型测试土壤热物性参数的准确性。文中提出的... 基于热电比拟分析的理论,建立了地源热泵土壤热物性热电比拟的测试模型,并搭建了地源热泵土壤热物性测试实验台;对实验数据进行分析后,得出了西安地区土壤热物性参数的数据,验证了热电比拟模型测试土壤热物性参数的准确性。文中提出的热电比拟模型为土壤热物性测试提供了一个新的途径,对地源热泵的推广有积极的意义。 展开更多

关键词 热电比拟 土壤热物性 热作用半径

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桩基螺旋地埋管换热器热作用半径的数值研究

14

作者 姚明健 赵敬德 +1 位作者 卢一杭 汪月月 《建筑热能通风空调》 2016年第7期15-17,14,共4页

针对桩基螺旋地埋管换热器土壤传热范围的问题,建立了螺旋型地埋换热器三维非稳态传热模型。螺旋型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用ansys模拟软件,在设定的夏季不同工况条件下,分析了螺旋型管的进口温度、土壤热物性、桩基... 针对桩基螺旋地埋管换热器土壤传热范围的问题,建立了螺旋型地埋换热器三维非稳态传热模型。螺旋型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用ansys模拟软件,在设定的夏季不同工况条件下,分析了螺旋型管的进口温度、土壤热物性、桩基混凝土热物性和系统运行时间对螺旋型管热作用半径的影响,用来指导地源热泵工程的设计。 展开更多

关键词 螺旋型管 数值模拟 热作用半径

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地埋管换热器地温监测系统补建实例及测试数据分析

15

作者 姚木申 蔡芸 +1 位作者 卢宝 赵苏民 《河北工业大学学报》 CAS 2021年第2期55-59,共5页

针对天津市某地源热泵项目补建了一套地温监测系统,获得了各监测点温度变化数据,并进行了全年变化规律分析。结果表明,地温监测线在增加保护套管后,其短期变化负荷作用下的温度数值与换热管壁相比存在一个相对固定的偏差,通过必要的数... 针对天津市某地源热泵项目补建了一套地温监测系统,获得了各监测点温度变化数据,并进行了全年变化规律分析。结果表明,地温监测线在增加保护套管后,其短期变化负荷作用下的温度数值与换热管壁相比存在一个相对固定的偏差,通过必要的数据修正,并不影响地温监测的可靠性。热影响半径与土壤热物性和运行负荷强度密切相关,而本文运行条件下热影响半径在1~1.5 m之间。背景地温监测孔与换热孔群外边界的距离建议大于15 m,以减小孔群换热对数据的干扰。 展开更多

关键词 地源热泵 地温监测 热影响半径 背景地温

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土壤源热泵地埋管周围土壤温度变化规律研究 被引量：4

16

作者 周志华 张觉荣 张士花 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1487-1490,共4页

针对天津市某工程的土壤源热泵系统进行了为期一年的土壤温度变化规律测试,结果表明:土壤的热惰性有助于不同季节的热交换,本地区埋管换热器的作用半径大于2.5m,而且会波及到5m远处,但影响较小。

关键词 土壤源热泵 土壤温度 换热器 热作用半径

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中深层地埋管换热器传热过程对周围岩土体的热影响 被引量：12

17

作者 贾林瑞 崔萍 +1 位作者 方亮 方肇洪 《暖通空调》 2021年第1期101-107,共7页

利用传热数值计算模型,分析了不同取热工况下地埋管周围岩土体的温度响应及变化情况。给出了热影响半径的定义,研究了不同运行时间和取热负荷下单个钻孔和多个钻孔埋管对周围岩土体产生的热影响半径。结果表明,当钻孔深度为2000m时,1750... 利用传热数值计算模型,分析了不同取热工况下地埋管周围岩土体的温度响应及变化情况。给出了热影响半径的定义,研究了不同运行时间和取热负荷下单个钻孔和多个钻孔埋管对周围岩土体产生的热影响半径。结果表明,当钻孔深度为2000m时,1750m处的热影响半径最大;当采用3×3的钻孔布置形式时,建议钻孔间距大于100m,名义取热量损失率小于5%。 展开更多

关键词 中深层地埋管换热器 套管式换热器 热影响半径 岩土体 名义取热量

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中深层地热能供暖地埋管换热器传热分析 被引量：9

18

作者 关春敏 赵树旺 +4 位作者 张文科 孙炳岩 王建华 孙知晓 方肇洪 《暖通空调》 2021年第6期107-112,共6页

介绍了中深层地热能套管式换热器的结构和工作原理,建立了换热管内循环流体及钻孔周围岩土介质的能量控制方程。以某地源热泵工程项目为例,分析了钻井深度、循环液流量及大地热流对地埋管换热器名义取热量的影响,以及循环液进出口温度... 介绍了中深层地热能套管式换热器的结构和工作原理,建立了换热管内循环流体及钻孔周围岩土介质的能量控制方程。以某地源热泵工程项目为例,分析了钻井深度、循环液流量及大地热流对地埋管换热器名义取热量的影响,以及循环液进出口温度的变化、地埋管换热器的热影响半径、钻孔壁的温度分布,揭示了项目运行时取热量、循环液及地下岩土相关参数的变化。 展开更多

关键词 中深层地热能 地埋管换热器 传热 取热量 热影响半径 循环液 地下岩土

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地源热泵系统运行换热区内外地温场变化特征分析 被引量：8

19

作者 孙婉 周念清 +2 位作者 黄坚 才文韬 王洋 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2804-2810,共7页

基于上海某高校综合研究中心地埋管地源热泵工程,对地源热泵系统稳定运行3 a地埋管换热区内外地温场进行实际监测,并对3 a间换热区内外地温场变化特征进行深入分析。分析结果表明:系统稳定运行3 a,换热区内外地温受地埋管换热器取放热... 基于上海某高校综合研究中心地埋管地源热泵工程,对地源热泵系统稳定运行3 a地埋管换热区内外地温场进行实际监测,并对3 a间换热区内外地温场变化特征进行深入分析。分析结果表明:系统稳定运行3 a,换热区内外地温受地埋管换热器取放热影响呈波状变化,并且地温变化相对于环境温度的变化存在一定的滞后性,换热区中心区域约滞后3个月;随着深度的增大地温变化幅度有逐步减小趋势;实验场地源热泵系统持续运行3 a地埋管换热对地温的影响半径半径为6.0~9.0 m;实验场在夏季空调使用高峰采用了地表水地源热泵系统进行调峰,系统持续运行3 a地埋管换热器取放热基本平衡,未造成地层热堆积现象,运行效果较好。 展开更多

关键词 地源热泵 地温场 热影响半径 变化幅度

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关中地区中深层地埋管换热器长期运行性能研究

20

作者 张智斌 马真迪 +4 位作者 郝建科 贾国圣 柯婷婷 成崇华 金立文 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期129-139,共11页

我国关中地区地热资源丰富,中深层地热能供暖技术具有广阔的应用前景,而地质参数是影响中深层地埋管供暖系统性能的决定性因素。针对陕西关中地区中深层地埋管供暖性能展开研究,通过梳理关中地区咸阳市兴平市、咸阳市渭城区、西安市高... 我国关中地区地热资源丰富,中深层地热能供暖技术具有广阔的应用前景,而地质参数是影响中深层地埋管供暖系统性能的决定性因素。针对陕西关中地区中深层地埋管供暖性能展开研究,通过梳理关中地区咸阳市兴平市、咸阳市渭城区、西安市高陵区、西安市鄠邑区、西安市长安区5个典型区域的地质参数,结合典型地埋管结构参数,对长期运行下的换热器性能及热作用半径变化规律进行模拟计算。结果表明,不同地区换热器运行之初的性能变化较为显著,但均在经过5 a左右运行后趋于稳定。地埋管深度从2000 m增至2500 m时,出口水温有着明显的提升,同一时刻下出口水温的涨幅可达8%,各采暖季末的出口水温随深度增加的变化更为显著。由于长期运行,年平均取热功率呈现下降趋势,20 a内的总降幅为11%~12%;随着换热器埋深的增加,取热功率涨幅可达41.41%~53.23%。热作用半径受埋深的影响不显著,不同埋深管道运行20 a后的井底最大热作用半径均在50 m左右;土壤温度受与换热器距离及运行时长的影响更大,距离20 m以内的土壤温度呈现明显的波动下降趋势,而距离在60 m以外的土壤温度在20 a的运行期内降幅很小。此外,由于具有大厚度新近系张家坡组(N2z)和新近系蓝田-灞河组(N2l+b)的地质条件,西安市鄠邑区、高陵区以及咸阳市兴平市等地区地埋管的出口水温、取热功率较高,更适宜开展中深层地热能供暖利用。研究成果有望为关中地区中深层地热能高效利用提供参考。 展开更多

关键词 地热开发 中深层地埋管 地质参数 取热性能 热作用半径 模拟分析 关中地区

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