豎直埋管換熱器傳熱計(jì)算方法研究.pdf

1、地源熱泵作為一種節(jié)能、環(huán)保和高效的空調(diào)系統(tǒng),在民居建筑和商業(yè)建筑中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。地埋管換熱器的傳熱分析研究是地源熱泵技術(shù)的核心和應(yīng)用基礎(chǔ)。本文主要對(duì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)的豎直埋管的傳熱機(jī)理進(jìn)行了研究,確定豎直埋管準(zhǔn)確的傳熱模型,并在此基礎(chǔ)上建立豎直埋管換熱器設(shè)計(jì)和模擬計(jì)算方法。
　　 在分析現(xiàn)有傳熱模型的基礎(chǔ)上,本文由鉆孔壁將豎直埋管換熱器傳熱模型分為兩部分:鉆孔外的傳熱模型和鉆孔內(nèi)的傳熱模型,并求得傳熱過(guò)程的解析解。主要結(jié)論有

2、:
　　 1.得出有限長(zhǎng)線熱源模型瞬態(tài)溫度響應(yīng)的新解析解,并得到鉆孔壁代表溫度平均溫度的一維積分解析式。該解析式可以直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中,從而避免了采用中點(diǎn)溫度為鉆孔壁代表溫度所造成的地埋管換熱器長(zhǎng)度設(shè)計(jì)偏大的問(wèn)題。
　　 2.提出不同的流體平均溫度分析鉆孔內(nèi)熱阻。在鉆孔內(nèi)準(zhǔn)三維傳熱模型基礎(chǔ)上,對(duì)單U型埋管,采用對(duì)數(shù)流體平均溫度計(jì)算鉆孔內(nèi)熱阻；對(duì)并聯(lián)布置雙U型埋管,采用幾何流體平均溫度計(jì)算鉆孔內(nèi)熱阻。這種計(jì)算方法可以避免

3、由算術(shù)平均溫度計(jì)算鉆孔內(nèi)熱阻造成的誤差。
　　 3.在上述理論研究成果的基礎(chǔ)上,建立準(zhǔn)確的地埋管換熱器的設(shè)計(jì)和模擬計(jì)算方法。通過(guò)疊加脈沖熱流溫度響應(yīng)得到流體溫度響應(yīng)新方程,并在此基礎(chǔ)上確立快速的逐時(shí)計(jì)算方法——部分負(fù)荷計(jì)算方法。應(yīng)用該方法對(duì)豎直埋管換熱器進(jìn)行逐時(shí)模擬計(jì)算,并與全負(fù)荷計(jì)算方法進(jìn)行比較。結(jié)果表明,針對(duì)三種不同結(jié)構(gòu)鉆孔的1年和20年逐時(shí)模擬,最大誤差分別為1.8℃和2.4℃,該精度水平完全滿足地埋管換熱器的逐時(shí)模擬要求