地源熱泵系統(tǒng)垂直U型地埋管換熱器的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、節(jié)能減排是當(dāng)今全球關(guān)注的焦點之一。地源熱泵技術(shù)具有顯著的節(jié)能環(huán)保特點，正迅速成為暖通空調(diào)行業(yè)節(jié)能減排的重要手段。在地源熱泵系統(tǒng)的研究中，地埋管換熱器換熱性能的研究是其中的重點與難點。
　　地埋管換熱器換熱性能的研究是推廣地源熱泵技術(shù)的關(guān)鍵。開展地埋管地下?lián)Q熱器的傳熱特性以及地埋管換熱器換熱效率的研究，進而為地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供理論和設(shè)計依據(jù)，本研究有重要的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價值。
　　本論文選取占地面積小、適用范圍廣、性能

2、穩(wěn)定、換熱效率高等顯著優(yōu)勢的垂直U型地埋管換熱器的土壤源熱泵為研究對象。針對地源熱泵工程實際，開展了系列實驗、理論分析和數(shù)值模擬研究，論文主要工作和結(jié)論包括：
　　實測對象為重慶某醫(yī)院地源熱泵系統(tǒng)，實測分冬季、過渡季節(jié)（3月和5月）和夏季三個階段進行。熱泵運行期間，在不同季節(jié)工況下，地埋管進、回水管在地下1m測點與地下9m測點處的水溫值出現(xiàn)突降或突增的過程，地下9m與地下29m、地下29m與地下59m測點間的水溫差值呈遞減變化，且

3、水溫差值維持在2℃以內(nèi)，這表明地埋管與土壤間的主要換熱是與淺層土壤之間進行的，隨著深度的增加，地埋管與土壤間的換熱開始趨于平緩。
　　在實驗測試的基礎(chǔ)上，建立了垂直U型地埋管換熱器進、回水管內(nèi)流體傳熱和流動模型、巖土傳熱模型。采用PHOENICS程序?qū)偷芈窆軗Q熱器的換熱情況進行了模擬分析，模擬結(jié)果和實驗結(jié)果一致。同時探討了埋管深度、回填材料、U型埋管支管間距及管內(nèi)流體流量等因素對地埋管換熱器換熱能力的影響。
　　對影響地埋

4、管換熱器換熱性能參數(shù)進行研究，結(jié)果顯示：80m埋管的總換熱量要高于60m埋管，應(yīng)考慮地埋管換熱器與土壤間的換熱有可能在埋管最深處前就已達到換熱飽和狀態(tài)，因而在地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)選擇滿足換熱器最佳換熱要求的最佳埋管深度；增強回填材料的導(dǎo)熱性能可增加地埋管換熱器換熱能力，但支管間熱短路效應(yīng)也隨之增加；提高 U型埋管支管間距可降低支管間的熱短路效應(yīng)，提高地埋管換熱器的換熱能力；不同流量下，地埋管換熱器的換熱量并非隨流量的增加而增加，地埋管