基于土壤溫度恢復(fù)的太陽能集熱面積設(shè)計(jì)方法.pdf

1、在太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)中太陽能集熱器可以平衡土壤熱量，保證系統(tǒng)長期運(yùn)行過程中土壤溫度能夠得到高效的恢復(fù)。該系統(tǒng)的集熱器面積設(shè)計(jì)目前有兩種方法：太陽能保證率法和熱平衡法。但太陽能保證率法的太陽能保證率難以獲取，而熱平衡法沒有考慮土壤溫度自然恢復(fù)在運(yùn)行過程帶來的影響。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法的不足，本文提出考慮土壤溫恢復(fù)的集熱面積設(shè)計(jì)方法的思路。
　　土壤溫度恢復(fù)是一個(gè)很復(fù)雜物理過程，目前也沒有完整的理論能夠?qū)ζ溥M(jìn)行描述。根據(jù)土壤溫度恢復(fù)熱量

2、來源的不同，本文將土壤溫度恢復(fù)分為土壤補(bǔ)熱恢復(fù)和土壤自然恢復(fù)兩部分。并用土壤溫度恢復(fù)率這個(gè)指標(biāo)來衡量在二者共同作用下土壤溫度恢復(fù)情況。如何描述土壤溫度恢復(fù)過程，如何計(jì)算土壤溫度恢復(fù)過程，如何考慮地下水滲流對(duì)土壤溫度恢復(fù)的影響，并將這些內(nèi)容與集熱面積建立聯(lián)系，指導(dǎo)集熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算是本文主要研究?jī)?nèi)容。
　　本文首先從土壤溫度恢復(fù)與相關(guān)影響因素之間的關(guān)系入手，通過研究發(fā)現(xiàn)在鉆井?dāng)?shù)量、鉆井間距、土壤導(dǎo)熱率和累計(jì)熱/冷負(fù)荷比這些因素中鉆井

3、數(shù)量和累計(jì)熱/冷負(fù)荷比是主要影響因素，并且隨著鉆井?dāng)?shù)量和累計(jì)熱/冷負(fù)荷比的增加土壤溫度恢復(fù)率逐漸下降。
　　在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究鉆井深度和地下水滲流與土壤溫度恢復(fù)率關(guān)系，并尋求地下水滲流作用的計(jì)算方法。通過研究土壤溫度恢復(fù)率隨著單個(gè)鉆井深度的增加而增加，但是隨著鉆井總長度的增加，鉆井深度的影響作用越來越小。本文通過 Pe數(shù)建立綜合導(dǎo)熱系統(tǒng)給出了地下水滲流作用的近似計(jì)算方法。在本文研究Pe<15范圍內(nèi)，滲流作用對(duì)土壤溫度恢復(fù)具有顯著

4、影響，滲流作用越強(qiáng)對(duì)土壤溫度恢復(fù)越有利。
　　在土壤溫度規(guī)律研究的基礎(chǔ)上本文對(duì)土壤溫度恢復(fù)率和各個(gè)影響因素之間的關(guān)系進(jìn)行量化，以阜新地區(qū)為例建立土壤溫度恢復(fù)率與各個(gè)影響因素之間的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，（此處公式省略）。并建立土壤溫度恢復(fù)與集熱面積的關(guān)系，利用土壤溫度恢復(fù)率給出了集熱面積計(jì)算方法，并給出集熱面積計(jì)算式（此處公式省略）。以阜新汽配城系統(tǒng)為例對(duì)比了熱平衡法和土壤溫度恢復(fù)率法計(jì)算結(jié)果和系統(tǒng)長期運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)與土壤溫度恢復(fù)率法計(jì)算結(jié)