三下一上巖土換熱器換熱性能研究.pdf

1、地源熱泵作為一項利用可再生能源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排發(fā)展低碳經(jīng)濟的今天，日益受到了人們的青睞。地埋管換熱器對地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能性有著十分重要的影響，如何提高地埋管換熱性能是當(dāng)前地源熱泵研究領(lǐng)域的熱點之一。
　　本文計算分析了單U地埋管換熱器的各項熱阻，發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)熱阻在總熱阻中占有很大的比重，把降低孔內(nèi)熱阻作為突破的方向，并以增加單位孔深各換熱體間的接觸面積為技術(shù)手段強化鉆孔內(nèi)換熱。分析了出水管熱損失機理，論

2、證了對出水管保溫以及減少出水管截面積是降低出水管熱損失的有效技術(shù)措施。分析總結(jié)了常規(guī)垂直巖土換熱器的特點，提出了兩種布置方式的三下一上巖土換熱器，并對其進行了對比，最終確定了一種布置方式作為研究對象。
　　本文推導(dǎo)了三下一上巖土換熱器孔內(nèi)熱阻的計算公式，計算對比了三種換熱器的熱阻，發(fā)現(xiàn)三下一上巖土換熱器的熱阻明顯低于單U、雙U換熱器。建立了三下一上換熱器的理論模型與數(shù)值模型,并對數(shù)值模型進行了驗證與分析，數(shù)值解與實測值吻合較好。<

3、br>　　搭建了實驗平臺，進行了實驗研究，對比了三種換熱器的換熱性能，并翔實地總結(jié)了地埋管換熱系統(tǒng)施工技術(shù)。實驗表明：當(dāng)流速在0.4～0.86m/s范圍內(nèi)變化,對三下一上巖土換熱器換熱性能沒有明顯的影響，當(dāng)流速降到0.2m/s時,換熱性能變化較大；三下一上換熱器的換熱性能優(yōu)于雙U、單U的換熱性能，本次實驗中，相對于單U、雙U換熱器，三下一上換熱器單位孔深換熱量分別提高了25.01％、9.12%；設(shè)備自動停機十分有利于換熱性能的提高；地埋

4、管在適當(dāng)大小的負荷下能夠較長時間以節(jié)能狀態(tài)運行。
　　通過數(shù)值模擬研究了主要影響因素對三下一上巖土換熱器的影響，研究表明：在40～100m范圍內(nèi)增加鉆孔深度，單位孔深換熱量變化很小，單個鉆孔總的換熱量明顯增大；增大支管間距，可以一定程度上提高換熱性能；當(dāng)管壁導(dǎo)熱系數(shù)小于0.45W/(m.k)時,增大管壁導(dǎo)熱系數(shù)，可以明顯提高換熱性能;當(dāng)管壁導(dǎo)熱系數(shù)大于0.45W/(m.k)時,增大管壁導(dǎo)熱系數(shù),不會明顯提高換熱性能；地埋管管徑對三