地源熱泵系統(tǒng)土壤初始溫度的特征及確定方法研究.pdf

1、淺層地?zé)崮苁且环N清潔、可持續(xù)的能源，地源熱泵是一種良好的利用淺層地?zé)崮艿募夹g(shù)。土壤初始溫度受空氣溫度和太陽輻射的影響，隨深度和時間而變化，對地埋管地源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱器的傳熱性能影響很大，是地下埋管換熱器動態(tài)傳熱計算的初始條件，是理論計算中最基本的參數(shù)之一。
　　 由于受到地殼厚度、巖石性質(zhì)、地下水、地形與降水的影響，在不同地區(qū)土壤溫度的分布不同。土壤溫度受太陽輻射影響有日變化和年變化的特征，日變化溫度振幅的影響深度不到1m

2、，年變化的溫度振幅影響深度可達(dá)5～25m。
　　 為了準(zhǔn)確得到土壤初始溫度，本文建立了反映土壤溫度隨時間和深度變化的土壤初始溫度模型，驗證發(fā)現(xiàn)模型能夠準(zhǔn)確地反映出土壤溫度在恒溫層和增溫層的變化規(guī)律，具有良好的適用性。
　　 本文還搭建實驗平臺，研究了三種確定土壤初始溫度的實驗方法，即靜態(tài)水溫法，管壁感溫法和循環(huán)水溫法。分析了三種方法的精確度和適用范圍。對不同流速下用循環(huán)水溫法得到的地埋管進(jìn)出口平均溫度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)流速

3、為0.843m/s時測得的地埋管進(jìn)出口水溫與土壤初始平均溫度最為接近。針對靜態(tài)水溫法和管壁感溫法測量得到的是土壤初始溫度分布的情況，著重研究了由土壤溫度分布得到土壤初始平均溫度的三種數(shù)據(jù)處理方法，即算術(shù)平均法，加權(quán)平均法和積分平均法。發(fā)現(xiàn)不管是30m還是80m，不考慮變溫層溫度時，使用三種方法得出的土壤初始平均溫度穩(wěn)定性基本一致，但是80m深度的測溫井范圍內(nèi)土壤初始平均溫度的穩(wěn)定性比30m更好。在科研和工程實踐中，推薦使用不考慮變溫層測