套管式土壤空氣換熱器實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、土壤空氣換熱器供熱時(shí)從土壤中吸熱，制冷時(shí)向土壤放出熱量。土壤冬季溫度高于室外氣溫，夏季溫度低于室外氣溫，因此可用于夏季供冷，冬季供熱。通過使用土壤空氣換熱器還可以減少煤的使用量，節(jié)約石油、天然氣等一次能源，有利于國(guó)家改善能源結(jié)構(gòu)，減少有害氣體排放從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。因此利用土壤能對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫是節(jié)能、綠色環(huán)保的供暖和空調(diào)制冷方式，是一項(xiàng)具有發(fā)展?jié)摿Φ捻?xiàng)目。
　　目前土壤空氣換熱器常見的是水平管，對(duì)于我國(guó)城市人口稠密

2、、耕地資源稀缺的國(guó)家來說，節(jié)省土地空間的豎管方式則不應(yīng)被忽略。我們結(jié)合地源熱泵的豎直套管方式，建立了不同條件下的豎直套管與土壤傳熱的三維數(shù)學(xué)模型，模擬套管內(nèi)流體的流動(dòng)和傳熱、套管與土壤的傳熱及土壤溫度場(chǎng)。為了提高工作效率，適應(yīng)數(shù)值計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)，本文采用建模軟件GAMBIT建立數(shù)學(xué)模型，以數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT進(jìn)行計(jì)算。
　　研究的意義在于指導(dǎo)實(shí)踐，因此本文研究的重點(diǎn)有二點(diǎn)：一是在不同運(yùn)行工況下數(shù)值模擬套管式土壤空氣換熱器的出口空

3、氣溫度和土壤溫度場(chǎng)：二是通過數(shù)值計(jì)算研究進(jìn)口風(fēng)速(風(fēng)量)、進(jìn)口溫度、土壤的物性參數(shù)、管徑、進(jìn)風(fēng)方式和套管的長(zhǎng)度等不同因素對(duì)套管換熱器出口空氣溫度的影響。在模擬計(jì)算中得到大量關(guān)于套管式土壤空氣換熱器出口空氣溫度和土壤溫度場(chǎng)特性的數(shù)據(jù)，通過詳細(xì)分析這些數(shù)據(jù)，能為套管式土壤空氣換熱器設(shè)計(jì)提供一些參考。
　　最后對(duì)我們搭建的套管式土壤空氣換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，通過數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)與我們所搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性。<