垂直埋管換熱器土壤溫度場數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、地源熱泵技術是利用淺層地熱能來進行建筑供熱、供冷的一種節(jié)能型空調(diào)技術。地源熱泵系統(tǒng)分為水源和土壤源熱泵系統(tǒng),由于土壤源熱泵系統(tǒng)不受地下水資源限制,并且系統(tǒng)具有節(jié)能、高效、環(huán)保等特征,因此得到國內(nèi)外專家學者的關注及政府的大力推廣。
　　 土壤源熱泵地埋管換熱器設計是否合理直接影響熱泵系統(tǒng)的能效比、使用年限。換熱器換熱性能與土壤導熱系數(shù)、土壤溫度場分布情況有關,由于地下土壤條件的復雜性,對埋管換熱器換熱情況缺乏準確的基礎資料,加之施

2、工技術不成熟等原因,導致熱泵系統(tǒng)實際使用時,存在諸多問題亟待解決。為了詳細研究埋管換熱器換熱特性,本文通過數(shù)值模擬和實驗的方法,研究了單U型埋管換熱器的換熱特性及周圍溫度場分布規(guī)律,主要研究成果如下:
　　 (1)本文在假定土壤為各向同性的均勻多孔介質(zhì)基礎上,參考地源熱泵相關規(guī)范建立了土壤源熱泵U型地埋管換熱器系統(tǒng)流動與傳熱的三維分層模型;
　　 (2)模擬分析入口流速、流體進口溫度、回填材料對換熱器換熱特性情況,研究表

3、明,埋管換熱器換熱量隨著入口速度提高、回填材料導熱系數(shù)增大、換熱器進口水溫升高而增大;并針對不同土壤含水量、不同埋管深度時土壤溫度場進行模擬分析,模擬結(jié)果表明,土壤含水量高、埋管深度較淺時,埋管周圍土壤溫度場受換熱器傳熱影響較大,即換熱器熱作用范圍較廣;
　　 (3)在理論分析的基礎上搭建了埋管換熱實驗臺,對不同運行工況、不同土壤含水量時埋管換熱器換熱量以及周圍土壤溫度場分布規(guī)律進行實驗研究。實驗結(jié)果表明,無論夏季工況、冬季工況