樁基螺旋埋管換熱器換熱性能研究.pdf

1、作為綠色節(jié)能、利用可再生能源的冷熱源技術(shù)——土壤源熱泵，近年來在國內(nèi)得到了快速發(fā)展。樁基螺旋埋管土壤源熱泵系統(tǒng)作為一種新的類型，它不僅具有土壤源熱泵系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且還大大緩解了土壤源熱泵系統(tǒng)由于鉆孔而造成的初投資過高、環(huán)境污染等問題。所以，掌握樁基螺旋埋管換熱系統(tǒng)的換熱性能、提煉該土壤源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法具有重要的意義。
　　本文對(duì)樁基螺旋埋管換熱器進(jìn)行了理論分析。分別建立了解析解模型和數(shù)值解模型，對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證與分析，

2、數(shù)值解與實(shí)測值吻合較好。同時(shí)推導(dǎo)出換熱器逐時(shí)進(jìn)出水溫度和地層熱阻的計(jì)算式。
　　以息烽縣人民醫(yī)院樁基螺旋埋管土壤源熱泵系統(tǒng)項(xiàng)目為工程案例，以該地區(qū)的土壤熱物性參數(shù)對(duì)各項(xiàng)熱阻進(jìn)行了定量計(jì)算，分析了各項(xiàng)熱阻所占的比重以及地層熱阻隨運(yùn)行時(shí)間的增長規(guī)律。搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比分析了不同螺距下的換熱器換熱性能，在項(xiàng)目實(shí)施過程中總結(jié)提煉出了樁基螺旋埋管換熱系統(tǒng)的施工工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同螺距的傳熱熱阻不同，單螺旋（螺距為300m

3、m）的平均熱阻比三螺旋（螺距為100mm）的小35.67％，比雙螺旋（螺距為150mm）的小9.14%，雙螺旋的平均熱阻比三螺旋小26.54%；當(dāng)流速在0.24～0.8m/s范圍內(nèi)變化，流速對(duì)樁基螺旋埋管換熱器換熱性能的影響較??；樁基螺旋埋管換熱器的不同螺旋形式的換熱性能不同，單螺旋、雙螺旋以及三螺旋的平均單位管長換熱量分別為35.2W/m、25.5W/m和19.5W/m；系統(tǒng)停機(jī)恢復(fù)時(shí)，樁埋管周圍土壤溫度場變化與垂直 U型埋管的不同，

4、樁基壁面附近的土壤經(jīng)歷先繼續(xù)升溫，再降溫的過程。
　　對(duì)于息烽案例，通過數(shù)值模擬研究了冬季取熱工況下各影響因素對(duì)樁基螺旋埋管換熱器的影響，研究表明：樁基深度對(duì)樁基螺旋埋管換熱器的換熱性能的影響較小，深度為9.9m較深度為8.4m時(shí)的單位井深換熱量增大了5.2W/m，出水溫度升高了0.32℃；回填原土壤和回填混凝土對(duì)樁基螺旋埋管換熱器的換熱性能影響較小；樁基螺旋埋管換熱器的單位管長換熱量和出水溫度隨著管內(nèi)流體流速的增大，其增幅不斷減