樁基螺旋埋管換熱器換熱性能研究.pdf

1、作為綠色節(jié)能、利用可再生能源的冷熱源技術——土壤源熱泵，近年來在國內得到了快速發(fā)展。樁基螺旋埋管土壤源熱泵系統(tǒng)作為一種新的類型，它不僅具有土壤源熱泵系統(tǒng)的諸多優(yōu)點，而且還大大緩解了土壤源熱泵系統(tǒng)由于鉆孔而造成的初投資過高、環(huán)境污染等問題。所以，掌握樁基螺旋埋管換熱系統(tǒng)的換熱性能、提煉該土壤源熱泵系統(tǒng)的設計方法具有重要的意義。
　　本文對樁基螺旋埋管換熱器進行了理論分析。分別建立了解析解模型和數(shù)值解模型，對數(shù)值模型進行了驗證與分析，

2、數(shù)值解與實測值吻合較好。同時推導出換熱器逐時進出水溫度和地層熱阻的計算式。
　　以息烽縣人民醫(yī)院樁基螺旋埋管土壤源熱泵系統(tǒng)項目為工程案例，以該地區(qū)的土壤熱物性參數(shù)對各項熱阻進行了定量計算，分析了各項熱阻所占的比重以及地層熱阻隨運行時間的增長規(guī)律。搭建了實驗臺，進行了實驗研究，對比分析了不同螺距下的換熱器換熱性能，在項目實施過程中總結提煉出了樁基螺旋埋管換熱系統(tǒng)的施工工藝。實驗結果表明：不同螺距的傳熱熱阻不同，單螺旋（螺距為300m

3、m）的平均熱阻比三螺旋（螺距為100mm）的小35.67％，比雙螺旋（螺距為150mm）的小9.14%，雙螺旋的平均熱阻比三螺旋小26.54%；當流速在0.24～0.8m/s范圍內變化，流速對樁基螺旋埋管換熱器換熱性能的影響較小；樁基螺旋埋管換熱器的不同螺旋形式的換熱性能不同，單螺旋、雙螺旋以及三螺旋的平均單位管長換熱量分別為35.2W/m、25.5W/m和19.5W/m；系統(tǒng)停機恢復時，樁埋管周圍土壤溫度場變化與垂直 U型埋管的不同，

4、樁基壁面附近的土壤經歷先繼續(xù)升溫，再降溫的過程。
　　對于息烽案例，通過數(shù)值模擬研究了冬季取熱工況下各影響因素對樁基螺旋埋管換熱器的影響，研究表明：樁基深度對樁基螺旋埋管換熱器的換熱性能的影響較小，深度為9.9m較深度為8.4m時的單位井深換熱量增大了5.2W/m，出水溫度升高了0.32℃；回填原土壤和回填混凝土對樁基螺旋埋管換熱器的換熱性能影響較??；樁基螺旋埋管換熱器的單位管長換熱量和出水溫度隨著管內流體流速的增大，其增幅不斷減