地源熱泵系統(tǒng)土壤熱響應試驗的改進方法.pdf

1、地源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下巖土作為熱源和熱匯的空調系統(tǒng)，由于其具有低碳、節(jié)能的優(yōu)勢，已經在我國得到了廣泛的應用。
　　 在實際應用中，地源熱泵系統(tǒng)的性能及經濟性很大程度上取決于當地土壤的導熱系數?！兜卦礋岜孟到y(tǒng)工程技術規(guī)范》(GB50366-2005)推薦采用現場熱響應試驗的方法來確定這一熱物性參數，其原理是通過傳熱介質在地埋管換熱器中循環(huán)，在給定的放熱量或取熱量下，連續(xù)記錄流體的進出口溫度，并根據溫度隨時間變化的規(guī)律推知土壤導

2、熱系數。
　　 傳熱流體在地埋管換熱器中流動的平均溫度是計算土壤導熱系數的基礎數據，一般認為流體平均溫度等于地埋管進出口流體的算術平均溫度，這一方法雖簡單但缺少理論依據，本文利用CFD軟件FLUENT模擬了典型熱響應試驗中流體的三維非穩(wěn)態(tài)溫度場，發(fā)現算術平均溫度與流體的積分平均溫度相差并不大，在工程實際中完全可以用來代表流體的平均溫度。
　　 傳統(tǒng)的熱響應試驗儀只能測量土壤熱響應，而忽略了土壤的冷響應。針對這一局限性，本

3、文構造了一種新型土壤熱響應試驗儀，與傳統(tǒng)試驗儀相比，本試驗儀可以同時測量土壤的熱響應和冷響應，且具有運行穩(wěn)定、測試結果精確、所需測試時間較短的特點。
　　 本文還提出了一種基于二維有限長線熱源模型的測試數據處理方法。運用新型熱響應試驗儀在天津某地進行了熱響應試驗，并用上述數據處理方法得到了當地的土壤導熱系數，通過對比不同工況下所得的土壤導熱系數發(fā)現該方法比傳統(tǒng)方法更為可靠，所得結果可以反映地埋管換熱器的全年運行條件。最后，為了便

4、于工程應用，本文還利用MATLAB編制了對應于該測試數據處理方法的計算界面，用戶可在此界面中輸入相應數據，并得到設計中所需的土壤導熱系數。
　　 此外，由于基于二維有限長線熱源模型的測試數據處理方法有其自身的局限性，本文還提出了一種基于數值模型的參數估計法用來在熱響應試驗中計算土壤及回填材料的導熱系數，將此方法用于前述熱響應試驗，并對比了分別運用二維有限長線熱源模型和數值方法所得的土壤導熱系數，發(fā)現兩種方法所得土壤導熱系數之間有