基于遗传算法的岩土及填料热物性参数评估

岩土及填料的热物性参数可直接影响地埋管换热器的性能设计.针对现场热响应测试中填料热物性参数需要预先测量,而无法通过计算直接评估的难题,在无限长线热源模型及管壁热阻修正复合介质线热源模型的基础上,应用遗传算法对岩土及填料的热物性参数同时进行评估,并结合热响应测试实验,验证了该方法的准确性.钻孔热阻、岩土导热系数和填料导热系数的评估值与实测值的相对误差分别为3.47%,1.42%和4.93%.2种模型计算所得流体平均温度与实测值的均方根误差分别为0.050 5℃和0.172℃.研究结果对地埋管换热器的设计具有重要参考价值.     

昆明盆地浅层岩土体热物性规律的试验分析

岩土热物性参数是地源热泵工程建设设计的重要指标。至2010年,昆明盆地尚未开展浅层地温能调查评价工作,可参考地源热泵工程建设无岩土热物性资料。本文通过水文地质钻探取样,试验测试获得岩土体热导率、比热容与岩土物理参数,对岩土体热物性与物理性质的关系进行分析,总结得出了昆明盆地岩土体热物性的规律。     

两种地源热泵竖埋U型换热器计算模型适用性比较

地下换热器传热模型是地源热泵系统长期运行性能预测以及岩土热物性参数测试的基础。本文通过对经典的线热源解析模型以及一维柱热源数值模型进行比较,整体上数值模型及解析模型的计算平均水温与实测值接近,并且数值模型偏差比解析模型小。数值模型具有较高准确性,并且可以进行变热流计算,具有较强的工程实用价值。     

地源热泵岩土体初始温度确定方法的实例分析

埋设温度传感器与岩土热响应试验是获取地源热泵换热器设计参数—岩土体初始温度的常用方法,然而埋设温度传感器与岩土热响应试验往往受资金、时间、施工条件等的限制。本文以信阳南湖林语地源热泵系统工程为例,通过理论分析计算其岩土体初始温度,并与用岩土热响应试验与埋设温度传感器所测得的岩土体初始温度作对比分析,结果表明理论计算的结果与埋设温度传感器和岩土热响应试验所得成果相差不超过5%。     

岩土热响应测试曲线自动拟合方法

基于线热源理论和非线性最小二乘法,建立了岩土热响应测试温度曲线自动拟合方法。考虑反演参数的实际取值范围,借助于惩罚函数方法建立岩土热响应测试约束目标函数,并将其转化为无约束目标函数情形求解,从而实现通过自动拟合岩土热响应测试曲线获取岩土热物性参数的目的;编写了热响应测试解释程序,并通过解释标准热响应测试结果验证了该方法的实用性和可靠性。     

河北地区地埋管地源热泵适宜性分区研究

地埋管地源热泵以浅层地热能资源作为供冷冷源和供热热源,是建筑节能领域内最高效的技术之一。近年来地埋管地源热泵技术在河北省发展尤为迅速,但也出现了诸多问题。地埋管地源热泵的适宜性研究得到越来越多人的重视。本文通过对河北地区(主要是京津以南河北地区)地质构造以及水文条件的勘察了解,运用河北省地源热泵检测中心与河北省科学院能源研究所联合开发的的岩土热响应测试仪,对该地区做了大量的热响应试验测试,积累了丰富的数据资料。利用二维线热源传热模型采用"恒功率"和"恒温法"对测试项目的岩土导热系数和单位埋深的换热量做了相应的求解计算,结合地质构造从经济性和换热效率两方面综合考虑对地埋管地源热泵在河北地区的适宜性进行了一定的划分,得到并不是所有的地方都适合做地埋管地源热泵项目。研究旨在为河北地区地热能的开发与利用起到一定的推动作用,为河北省地埋管地源热泵热泵的设计、施工等方面提供一定的参考。     

基于有限元法的垂直地埋管换热器传热研究

根据能量守恒原理,对地埋管换热器建立二维传热模型.运用Ansys热分析软件,采用热传导的有限元瞬态分析方法,对地源热泵垂直埋管与回填材料及岩土间的传热进行数值模拟与分析.根据合肥地区某住宅的地源热泵工程的相关设计资料,分析了垂直埋管在岩土中传热的温度场及温度梯度场的影响大小及范围,对地埋管在1个周期运行后对岩土体的温度恢复情况的影响进行了数值分析,结果表明:对于地处夏热冬冷的合肥地区,较适宜应用地源热泵系统,岩土温度的自平衡性较好.     

地下岩土热物性及地下水渗流速度确定

提出了可用于现场测量地下岩土的导热系数、容积比热容等热物性参数以及地下水渗流速度的方法．埋设在地下的地热换热器与周围岩土换热过程可以近似为无限大介质中移动线热源传热问题．该方法克服了其它模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管和下降管之间的距离以及埋管和回填材料的物性等参数的要求，相应消除上述参数测量带来的误差．通过测量地下埋管的加热功率、循环水流量、出入口水温随时间变化，确定了某地源热泵空调系统工程地下岩土的热物性参数及地下水渗流速度，检验证实了该方法的实用性和可靠性．     

合肥地区地源热泵试验研究

文章以位于合肥新站区某地源热泵实验平台,通过现场测试采集当地的岩土热物性参数,确定土壤的原始地温,研究回填材料对地埋管换热器换热性能的影响,结果证明,对地源热泵设计有一定的参考价值。     

西安地区土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素区域分布

针对土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素,对浅层岩土进行影响因素区域分布研究。以西安市主城区为例,统计分析得到浅层岩土结构分布;应用Surfer模拟软件,对水位监测井的信息进行分析,得到潜水位深度分布;并选点进行多个岩土热响应试验,依据试验结果,分析该区域的浅层岩土热物性参数分布规律,并得到其温度分布。影响因素分布规律显示,该区域各地貌单元浅层岩土结构有明显不同;潜水位埋深一般为5~25 m,但黄土塬潜水位较深,可达60 m;黄土塬区域的综合导热系数明显小于其他地貌区域;研究区域地下深20~120 m,平均温度分布值为16℃~18℃,温度梯度分布值为(1.5~3.9)×10-2℃/m。     

济南市浅层岩土导热系数影响因素分析

热物性参数的选取对地源热泵系统的换热效率有明显的影响。根据济南市岩土热物性测试数据，通过分析对比获得岩性和导热系数、比热容等热物性参数的相关关系。分析表明，岩石的导热系数普遍大于第四系松散层，岩石导热系数由高到低为沉积岩、岩浆岩、变质岩，灰岩密度、含水率和孔隙率对热物性参数的影响显著。导热系数随密度增大呈线性增加，随含水率增大呈线性减小，随孔隙率增大呈线性减小。得到以孔隙率为单变量的导热系数和热扩散系数的估算公式。所得结论对济南市浅层地热能调查、评价和开发有指导意义。     

岩溶区地源热泵系统土壤热湿迁移实验平台研制

地源热泵运行中地埋管换热器与岩土层的热交换是一个复杂的热湿耦合传热传质过程。为研究岩溶地区地源热泵运行过程中土体热湿迁移效应及其对系统性能的影响规律,结合岩溶地区地质条件和实验功能需求,设计研制了一个可进行地源热泵运行性能测试及地埋管周围土壤热湿迁移效应研究的实验平台;该实验平台主要分为地源热泵试验系统、运行监控和数据采集系统,实现了地源热泵运行状况和换热过程中岩土体温湿度变化、土壤热湿迁移、周围环境大气因素的自动采集和实时监测;在此基础上,利用地源热泵运行过程中的实测数据验证了实验平台的有效性,并对部分实测数据进行简单分析和讨论。运行结果表明:该实验平台具有高效、节能等优点,实现了数据自动采集和全面监测功能,完全符合实验需求。     

天津市东丽区地源热泵热物性测试实例

国家在地源热泵施工规范中已经明确提出了在中、大型工程中应首先做地下热物性测试,以便合理经济的做出地埋管设计.本文以实际项目做为主题,测试结果为实际参数.     

双U型地埋管换热器换热性能模拟分析

针对垂直双U型地埋管换热器,在MATLAB平台上建立热渗耦合作用下地埋管换热器的三维数值传热模型,并通过岩土热响应试验验证该模型的正确性.基于建立的三维数值传热模型,分析U型管内水流速度、回填材料热物性参数、地下水渗流速度及地下水水位对地埋管换热器换热性能的影响.研究结果表明:当U型管内水流速度从0.1 m/s增大到0...     

用平面热源过渡态平板法同时测定烟叶的λ、α和cp三种热物性

烟叶和烟丝的热物性是卷烟生产的重要基础数据，本论文介绍一种可同时测定烟叶和烟丝的导热系数λ、热扩散率α和比热容cp的平面势源过渡态平板法的测试原理、测试装置及用该方法测试的部分烟叶热物性数据，并初步对测试结果进行了定性讨论。     

PLC在地源热泵热响应测试系统中的应用

热响应测试系统是一种用于现场确定地埋管换热器周围岩土导热系数的仪器。本文将PLC应用到测试仪中,并设计和实现了数据采集、监控和分析系统,最终快捷地测算出土壤导热系数。该测试仪的结构紧凑,可视化程度高,操作方便,测试精度高。     

寒区隧道地源热泵加热系统埋管间距优化分析

为预防寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速公路林场隧道中,用于对隧道洞口段衬砌和排水系统加热.采用有限元计算方法,首先通过对初始温度场的计算反演出岩体各项热物性参数,再以试验所得热交换管实际换热量作为模型中管壁的内边界条件进行热交换管的岩土热响应分析.计算结果显示,隧道内热交换管管壁温度及管间温度与现场试验结果能够很好地吻合,满足工程精度要求.利用验证后的有限元计算模型对热交换管间距进行优化,得到埋管最优间距为0.5～0.8m.     

现场测定土壤导热系数的影响因素分析

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.利用土壤导热系数的热响应测试原理,分析了现场测定土壤导热系数的影响因素.结果表明:在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口温度及模拟季节都会影响测试结果的准确性.     

岩土热响应试验不确定性研究及敏感性分析

针对岩土热响应试验数据处理中的不确定性问题,开发了柱热源传热模型数值反演解与信赖域反射优化算法相结合的地下岩土热物性参数估计程序.该程序能够有效地避免求解过程陷入局部最优解,并为后续不确定性研究提供底层模型.对地埋管进出水温度、热传输功率、地下原始温度等模型输入参数的不确定性通过查阅文献、理论思考和基于专业经验的假设进行合理量化,采用Monte Carlo方法进行模拟,将热响应试验的模型输入参数不确定性传播到输出参数评估结果中,得到了地下岩土导热系数与钻孔热阻之间的二元联合分布,并使用Copula函数进行复现.最后对传热模型中影响温度输出的可变参数进行Lasso敏感性分析,证明导热系数与热阻的影响最大.     

高精度流体热物性测试实验系统的研制

在分析各种流体热物性参数测量要求的基础上,借鉴前人研究经验,结合最新的温度、压力等参数测量与控制技术,完成了流体热物性测试用的温度测量系统、高精度控温油/水槽、高精度控温酒精槽、压力测量系统、真空及配气系统、配套的测试与控制软件等的研制与开发,最终形成了一套相对完整的测试实验系统平台.在实验系统的运行范围内,最佳的温度测量不确定度小于±1mK,恒温槽15min的温度波动度可优于±1mK,压力测量的准确度为量程的0 01%.大量的实际运行结果表明:新研制的流体热物性测试实验系统性能稳定,测试结果可靠,为目前正在进行的流体热物性测试自动化研究奠定了良好的基础.