能量樁傳熱性能數(shù)值模擬.pdf

1、能量樁是指將地源熱泵系統(tǒng)中的導熱管埋設在樁體內部，讓樁同時起到承載和傳熱功能的新技術。由于避免了額外的鉆孔埋管工序，可有效地節(jié)省造價，是一種利用淺層地熱能的有效方法，具有較好的應用前景。
　　由于實踐中能量樁的長徑比一般小于50，簡單套用設計地埋管換熱器時所采用的無限長線熱源理論會有較大誤差。樁長、樁徑、換熱管數(shù)、換熱液流速和士體類型等因素均可能影響能量樁傳熱特性，因此通過三維數(shù)值分析深入研究能量樁的傳熱特性十分必要。本文主要工作

2、和結論如下:
　　(1)將能量樁的傳熱過程簡化為導熱管內換熱液體與管壁之間的傳熱、樁體中的傳熱和地基中的傳熱三部分，提出了能量樁傳熱性能的三維數(shù)值分析方法。利用所建立的方法與現(xiàn)場實驗數(shù)據進行了對比，驗證了所提方法的可行性。
　　(2)探討了樁長、樁徑、換熱管數(shù)、換熱液流速和土體類型對能量樁傳熱性能。結果表明:能量樁的單位長度換熱量隨著樁徑、流速、土體導熱系數(shù)的增加而增加，隨著樁長的增加而減小。在單U、雙U、三U型能量樁中，雙

3、U型能量樁的單位長度換熱量最高。
　　(3)能量樁運行過程中，土體溫度影響范圍主要受到土體熱學參數(shù)的影響，土體比熱容越小，影響范圍越大。樁長、樁徑、換熱管數(shù)和換熱液流速的作用不明顯，樁徑向影響范圍約為1.9～2.3m，樁端影響范圍約為0.8～0.9m。樁體的溫度隨著換熱管數(shù)和流速的增加而增加，隨著樁長、樁徑、土體導熱系數(shù)的增加而減小。
　　(4)分析了不同樁間距下能量樁群樁的傳熱性能，結果表明在常規(guī)結構設計要求的樁間距下，能