应用:设计地热泵的热恢复系统

2016年3月14日

地热热泵为加热现代化良好的房屋提供了环保选择。通常,在确定最有效的地面热恢复系统之前,请探索许多配置。诸如comsol Multiphysics之类的仿真工具可用于分析不同的迭代,以确保最佳的最终设计。随着引入易于使用的模拟应用程序的引入,此类修改不再需要模拟专家的技能。相反,同事可以研究设计更改,进行自己的模拟并评估结果。

探索地热泵热恢复设计

地面热恢复系统使用装有盐水溶液的管道系统进行地下热量恢复。该系统被埋葬在地下,全年的温度几乎是恒定的。热泵将冷液输送到地下管道的入口。然后,流体在管道中流动,并由环境地下加热,其温度比管道内部的盐水高,从而为热泵提供回收的热量。

一个示意图,描绘了花园中的热恢复线圈。
地面热回收系统提供热泵。

由于必须挖掘地面以放置管道,因此安装地面热恢复系统的初始成本大于传统的加热方法。评估不同的热收集器布置至关重要,以便客户可以享受安装地热热泵的成本优势。有许多因素会影响热交换器的有效性,包括:

  • 土壤特性的变化
  • 管道直径
  • 管道导热率
  • 流体的流速
  • 系统的热负荷

仿真软件包(例如COMSOL多物理学)通过分析多个物理变量的影响,为设计有效的系统提供了灵活的环境。

在我们的辐射地板加热教程模型的接地热恢复中,我们查看了三个管道排列图案(如下所示)。使用comsol多物理学,我们使用参数扫描分析了同一模型中的不同管道布置。可以调查每个给定模式的性能,以确定哪个在给定环境中最有效。

在示例中,我们应用了与中欧典型温度变化相对应的时间依赖温度。通过下载模型文档,您可以构建此模型并自己运行。

地板加热系统的不同管道排列。
地下地板加热系统的三个不同的管道排列。

直到最近,这种研究只能由您(模拟工程师)进行。必须对设计进行所有更改,并回答您的同事的“如果”问题通常会导致请求积压,并为您的同事和客户带来缓慢的周转时间。现在,这些同事可以运行自己的仿真测试并向客户报告。借助易于使用,自定义的应用程序,任何人都可以在没有专家的帮助的情况下提供准确的模拟结果。

我们新发布的地热泵的热恢复系统演示应用程序显示了如何将仿真的力量置于同事手中,以及他们如何回答客户的设计请求。

通过模拟应用程序分析地热交换器的设计

使用此演示应用程序,任何人都可以更改热交换器的属性,以了解其如何影响系统性能。例如,我们可以修改管道系统掩埋的深度;管道图案;管道特性,例如直径和壁厚;和流体特性,例如流速和最低流体温度。

用于分析地热泵的热泵热恢复系统的应用程序的用户界面。
地热泵的热恢复系统应用程序的用户界面。

创建该应用程序的仿真工程师在其设计,布局和限制方面具有完全自由。这样,可以自定义应用程序以准确表示环境。例如,可以应用交换器的最大深度。这种灵活性使您可以设计一个最适合特定项目和应用程序用户需求的应用程序。

让我们看一下上面显示的示例应用程序。来自热交换器性能部分,应用程序用户可以从三种不同的管道图案中进行选择,并更改埋藏热交换器的深度。然后,他们可以继续改变管道,加热和土壤特性。用户可以定制温度曲线以说明气候状况,并选择开始研究的月份。最后,应用程序用户可以使用使用中的字段对研究进行更改计算设置部分。他们可以定义观察时间段和时间步长之间的间隔,并选择一个网格分辨率。例如,粗网格会产生更快的解决方案,但精度较低。

进行了尽可能多或很少的更改后,用户可以通过功能区上的按钮更新和计算模拟。这结果可以探索截面更新和几何,网格,温度,输出温度,热量产生和加热器状态。没有模拟专业知识的人可以很容易地对此结果进行可视化和理解。使用应用程序,曾经是仿真软件主流使用障碍的复杂性现在隐藏在一个简单,用户友好的界面后面。

设计并分享您自己的仿真应用程序

应用程序构建器和COMSOL SERVER™比以往任何时候都将模拟带给更大的用户。使用此演示应用程序作为构建自己的应用程序的起点,该应用程序是根据客户和同事的需求量身定制的。通过以下资源了解有关应用程序构建器和COMSOL SERVER™的更多信息。

下一步


评论(3)

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Arvind Tiwari
Arvind Tiwari
2018年2月22日

亲爱的阿比(Abbie),首先认为您为这篇精彩的文章。我将其仿真教程,但我遇到了错误。我无法调试它。请帮助我让它完成。
谢谢你。

凯蒂·费尔克拉夫(Caty Fairclough)
凯蒂·费尔克拉夫(Caty Fairclough)
2018年3月5日

嗨,Arvind,

谢谢你的评论!

有关您的问题,请联系我们的支持团队。

在线支持中心://www.dvdachetez.com/support
电子邮件:support@comsol.com

Joesph Ntembe
Joesph Ntembe
2018年8月22日

你好阿比,
我想重新配置这三种模式,并模拟您2016年3月14日的应用程序的热交换器:设计地热泵的热恢复系统。我正在使用comsol 5.3a。你能帮我/建议我吗?

约瑟夫

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