巖土體分層結(jié)構(gòu)對單U管換熱器周圍溫度場恢復的影響研究.pdf

1、與傳統(tǒng)供熱制冷系統(tǒng)相比，地源熱泵系統(tǒng)在節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等方面有著顯著優(yōu)勢，在我國以至全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。然而受氣候特征及建筑物負荷特點的影響，地源熱泵系統(tǒng)在我國大部分地區(qū)應(yīng)用時，存在著冷熱負荷不平衡的問題，地源熱泵的間歇運行可以減輕負荷不平衡導致的巖土體溫度場劇烈變化。
　　本文通過寒冷地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)實際工程搭建的地溫測試系統(tǒng)，對地埋管周圍的巖土體溫度場進行監(jiān)測。通過分析地埋管換熱井與測試井之間巖土體溫度場在恢復期內(nèi)

2、的變化差異，得出了巖土溫度場的恢復特性規(guī)律。利用FLUENT軟件根據(jù)實際巖土體溫度恢復情況建立了考慮地熱和巖土體分層構(gòu)造影響的模型，著重研究了巖土體軸向分層和徑向分層對巖土體溫度恢復的影響。從試驗結(jié)果可知，地埋管周圍巖土體溫度的恢復受巖土體軸向分層影響較大，在地源系統(tǒng)的恢復期初期，位于增溫帶的巖土溫度場主要受地熱能影響，自下而上傳熱進行恢復，受太陽輻射等氣象條件的影響較小;而位于變溫帶的巖土溫度的恢復則同時受地熱能和太陽輻射的影響。地埋

3、管周圍巖土體溫度恢復主要是在恢復期前期和中期完成，在恢復期進行的10天各層地溫恢復率為82％-94％，基本達到穩(wěn)定溫度，但和巖土體原始溫度還有差距。全年間歇運行后，各層巖土體溫度總體而言高于原始溫度，平均相差0.47℃。
　　本文將巖土體分層模型和不分層模型進行對比，從模擬結(jié)果可知，巖土體軸向各層巖土體熱物性不同，使得各層巖土體溫度恢復速率不同，溫度恢復速率從高到低排序依次為:強風化砂巖層、卵石層、中風化砂巖層、濕陷性黃土層、黃土

4、層（粉土），濕陷性黃土層、黃土層（粉土）比較容易出現(xiàn)熱堆積。巖土體分層模型和不分層模型得到的巖土體溫度分布情況不相同，分層模型的最終溫度分布和實際溫度分布一致，采用不分層模型的最終溫度分布和實際溫度分布相差較多，其分布在恢復過程中不變，各層溫度略高于實測值。巖土體徑向分層主要是由于人為選擇回填材料的熱物性與周圍巖土體不同導致的，本文選取四種不同導熱系數(shù)的回填材料進行模擬，分析其對巖土體溫度恢復的影響，研究可知隨著恢復時間的增加，回填材料