地源熱泵系統(tǒng)土壤熱響應(yīng)試驗的改進方法.pdf

1、地源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下巖土作為熱源和熱匯的空調(diào)系統(tǒng)，由于其具有低碳、節(jié)能的優(yōu)勢，已經(jīng)在我國得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 在實際應(yīng)用中，地源熱泵系統(tǒng)的性能及經(jīng)濟性很大程度上取決于當?shù)赝寥赖膶?dǎo)熱系數(shù)。《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366-2005)推薦采用現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗的方法來確定這一熱物性參數(shù)，其原理是通過傳熱介質(zhì)在地埋管換熱器中循環(huán)，在給定的放熱量或取熱量下，連續(xù)記錄流體的進出口溫度，并根據(jù)溫度隨時間變化的規(guī)律推知土壤導(dǎo)

2、熱系數(shù)。
　　 傳熱流體在地埋管換熱器中流動的平均溫度是計算土壤導(dǎo)熱系數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，一般認為流體平均溫度等于地埋管進出口流體的算術(shù)平均溫度，這一方法雖簡單但缺少理論依據(jù)，本文利用CFD軟件FLUENT模擬了典型熱響應(yīng)試驗中流體的三維非穩(wěn)態(tài)溫度場，發(fā)現(xiàn)算術(shù)平均溫度與流體的積分平均溫度相差并不大，在工程實際中完全可以用來代表流體的平均溫度。
　　 傳統(tǒng)的熱響應(yīng)試驗儀只能測量土壤熱響應(yīng)，而忽略了土壤的冷響應(yīng)。針對這一局限性，本

3、文構(gòu)造了一種新型土壤熱響應(yīng)試驗儀，與傳統(tǒng)試驗儀相比，本試驗儀可以同時測量土壤的熱響應(yīng)和冷響應(yīng)，且具有運行穩(wěn)定、測試結(jié)果精確、所需測試時間較短的特點。
　　 本文還提出了一種基于二維有限長線熱源模型的測試數(shù)據(jù)處理方法。運用新型熱響應(yīng)試驗儀在天津某地進行了熱響應(yīng)試驗，并用上述數(shù)據(jù)處理方法得到了當?shù)氐耐寥缹?dǎo)熱系數(shù)，通過對比不同工況下所得的土壤導(dǎo)熱系數(shù)發(fā)現(xiàn)該方法比傳統(tǒng)方法更為可靠，所得結(jié)果可以反映地埋管換熱器的全年運行條件。最后，為了便

4、于工程應(yīng)用，本文還利用MATLAB編制了對應(yīng)于該測試數(shù)據(jù)處理方法的計算界面，用戶可在此界面中輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，并得到設(shè)計中所需的土壤導(dǎo)熱系數(shù)。
　　 此外，由于基于二維有限長線熱源模型的測試數(shù)據(jù)處理方法有其自身的局限性，本文還提出了一種基于數(shù)值模型的參數(shù)估計法用來在熱響應(yīng)試驗中計算土壤及回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)，將此方法用于前述熱響應(yīng)試驗，并對比了分別運用二維有限長線熱源模型和數(shù)值方法所得的土壤導(dǎo)熱系數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩種方法所得土壤導(dǎo)熱系數(shù)之間有