不同地理管排列方式下地埋管群內(nèi)土壤溫度場研究.pdf

1、地源熱泵技術(shù)在我國夏熱冬冷地區(qū)使用普遍。地埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)中的重要部件,也是地源熱泵技術(shù)的核心研究內(nèi)容。本文選用地埋管換熱器的有限長線熱源模型為基礎(chǔ),利用疊加原理導(dǎo)出了地埋管管群鉆孔外土壤變熱流傳熱數(shù)學(xué)模型。利用數(shù)學(xué)工具M(jìn)ATLAB對模型的解析解進(jìn)行高精度計算,可模擬出不同熱泵運行時間、不同地埋管換熱熱流下地埋管管群區(qū)域內(nèi)任意點的土壤溫升。在搭建地埋管管群換熱器實驗臺后,對地埋管管群內(nèi)各種特征點的溫度變化進(jìn)行了實驗研究,并驗證了

2、模型的正確性。最后利用模型模擬分析了某實際工程案例中地埋管管群區(qū)域內(nèi)土壤的溫度場。對地埋管管群的換熱進(jìn)行實驗研究后結(jié)果表明,在地埋管管群內(nèi),在地埋管放熱期,越靠近地埋管的土壤升溫響應(yīng)時間越短;越靠近管群區(qū)域中心的土壤相同時間內(nèi)的溫升幅度越大;在地埋管停止放熱后,管群區(qū)域內(nèi)的所有土壤都會延遲升溫一段時間,在延遲升溫期內(nèi),越靠近地埋管單元的對稱中心,延遲的時間越長;越靠近管群的區(qū)域中心,延遲升溫的幅度越高;延遲升溫結(jié)束后,土壤進(jìn)入溫度恢復(fù)期

3、,溫度下降的速率基本相同,所以相同恢復(fù)時間后的土壤過余溫度由延遲升溫期結(jié)束時的過余溫度決定。利用建立的數(shù)學(xué)模型對實際工程案例進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:在GB 50366-2005中建議的3.0m~6.0m的鉆孔間距范圍內(nèi),若地埋管的連續(xù)放熱時間不超過一個月,由于較短的放熱時間不會引起鉆孔壁附近過高的溫升,建議在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)選擇較小的管距(3.0m可接受),這樣更能充分利用土壤的熱容量;若地埋管的連續(xù)放熱時間超過一個月,由于引起鉆孔附近的溫升較高