基于分層土壤中地源熱泵垂直U型埋管換熱器傳熱的數(shù)值研究.pdf

1、當(dāng)今世界，隨著能源形勢(shì)和環(huán)境污染的逐漸嚴(yán)峻，尋找和開發(fā)清潔的可再生能源是人類面對(duì)的共同課題，也是解決當(dāng)前能源問題和環(huán)境問題重要手段。地源熱泵技術(shù)作為利用地?zé)崮艿闹匾夹g(shù)手段，具有高效節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，越來越受到青睞，成為暖通空調(diào)和供暖領(lǐng)域新型技術(shù)手段。但是，在實(shí)際工程中發(fā)現(xiàn)，有些地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能效果并不顯著，并且初投資過高，成為制約地源熱泵技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。
　　地埋管換熱器換熱性能一直是地源熱泵技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，直接影響系

2、統(tǒng)的運(yùn)行性能和初投資，因此掌握地埋管換熱器與土壤之間的傳熱情況，有助地源熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文通過數(shù)值模擬的方法對(duì)土壤分層條件下垂直U型埋管換熱器的換熱性能和土壤溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究。首先，本文根據(jù)實(shí)際情況建立了U型地埋管與土壤的三維換熱數(shù)學(xué)模型，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證分析。其次，基于土壤分層的條件下，對(duì)冬季工況下熱泵機(jī)組連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月的換熱情況進(jìn)行了模擬，分析了在不同分層下土壤溫度場(chǎng)和換熱量的變化，并與單一模型進(jìn)行了比較分析

3、，為工程設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)依據(jù)。最后，對(duì)影響U型埋管與土壤之間換熱性能的因素，如進(jìn)口流速和水溫、埋管深度、回填材料的熱物性和管間距等，分析了它們對(duì)地埋管換熱性能的影響，對(duì)地源熱泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)，并得出了一些合理的建議和結(jié)論。
　　結(jié)果表明，土壤的傳熱性能對(duì)地埋管換熱器的影響很大，導(dǎo)熱系數(shù)越大，換熱性能越好，但土壤分層對(duì)換熱的影響效果并不顯著；進(jìn)口水溫的提高，有利于提升換熱性能，但這并不適合長期運(yùn)行；進(jìn)口流速的增大對(duì)換熱有利；