垂直埋管地源熱泵換熱性能及地溫場模擬研究.pdf

1、隨著社會的進步和科技的迅速發(fā)展，能源問題已經(jīng)發(fā)展為全球性問題，化石燃料的燃燒也導致了一系列空氣污染和環(huán)境惡化，尋求清潔可持續(xù)能源是解決能源和環(huán)境問題的關鍵一步。地源熱泵技術利用土壤低位熱能取代高位熱能達到為建筑室內(nèi)供冷、供熱的目的，以其節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)等特點逐漸走入人們視野，獲得越來越多行業(yè)相關人員的青睞。
　　本文以南京某工程為原型，建立了埋管與土壤耦合換熱三維物理和數(shù)學模型，對項目進行了熱響應試驗，獲取了埋管周圍土壤物性參數(shù)

2、。以項目實際運行工況為初始條件，對埋管換熱過程進行模擬，將數(shù)值計算結果與采集數(shù)據(jù)進行對比，結果發(fā)現(xiàn):運行1天時，埋管出口水溫實測值與模擬值相對誤差為:冬季4.9％，夏季6.4％;運行24天時，實測值與模擬值相對誤差為:冬季2.3％，夏季為1.6％，從而驗證了模型的準確性，并且模擬時間越長，其誤差越小。
　　利用該模型對埋管換熱性能和地溫場分布的影響因素進行分析，在地埋孔選址和系統(tǒng)設計方面，考慮了土壤物性以及埋管形式對換熱性能以及溫

3、度場的影響，在系統(tǒng)運行方面，對進口流速和運行時間對換熱性能以及溫度場的影響進行了研究。結果表明:土壤溫度對埋管換熱性能以及地溫場分布都有較大影響，土壤溫度為15～18℃時，能較好滿足冬夏季運行要求;土壤導熱系數(shù)對換熱性能影響十分顯著，土壤比熱則決定埋管熱作用半徑大小，土壤導熱系數(shù)和比熱是埋管理想敷設環(huán)境的兩個重要指標;埋管換熱量隨管材導熱系數(shù)增加而增加，增加速度逐漸變緩;進口流速的增大對換熱量有促進作用，但流速增大會導致埋管換熱不充分且

4、管內(nèi)流動阻力增加，因此流速增加到一定值后，埋管換熱量僅有微小增加，一般0.6～0.8m/s流速可保證進出口較大溫差也不影響整體換熱量;持續(xù)運行時間會導致埋管換熱量大幅下降，系統(tǒng)持續(xù)運行24天，延米換熱量降低40％～50％，埋管熱作用半徑隨運行時間增加而增大，運行30天，熱作用半徑為2.0m左右，工程一般建議采用4.0m～4.5m管間距。
　　本文通過研究不同因素對埋管換熱性能及地溫場分布情況的影響，對實際工程中，地源熱泵地埋管的選