地源熱泵U型埋管換熱器的變周期模型研究.pdf

1、埋管換熱器在土壤中的傳熱過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程，涉及眾多參數(shù)，本文主要考慮了地源熱泵空調(diào)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)性及不平衡性，針對(duì)不同時(shí)間尺度，不同空間區(qū)域的傳熱過(guò)程，建立了地埋管換熱器的傳熱模型，并用數(shù)值模擬和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，并利用本文提出的傳熱模型對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行了影響因素分析。得出以下主要成果：
　　 1、土壤的熱物性參數(shù)是地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，本文提出了一種適用于各類淺層和深層土壤的測(cè)量方法——穩(wěn)態(tài)平板法，

2、該方法便于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。利用該方法測(cè)定了兩種典型土壤在不同干密度和不同水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下的導(dǎo)熱系數(shù)。得到以下規(guī)律：隨著含水率及干密度的增加，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)也會(huì)逐漸增加，與探針?lè)y(cè)量的類似結(jié)果相比具有較為一致的規(guī)律性，并給出了粉性土壤導(dǎo)熱系數(shù)的推求公式。
　　 2、深入分析了地埋管換熱器的失效機(jī)理，并按照周期長(zhǎng)短不同將地源熱泵換熱器失效類型分為短期、中期、長(zhǎng)期失效，闡述了三種失效形式的區(qū)別與聯(lián)系。
　　 3、本文提出了一種

3、最佳負(fù)荷的設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)的方法研究了5種不同負(fù)荷下鉆孔壁的溫度響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）在周期性脈沖熱流的作用下，鉆孔壁溫度呈周期性震蕩并逐漸升高；2）每一時(shí)刻，動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的溫度響應(yīng)均小于其最佳設(shè)計(jì)負(fù)荷的溫度響應(yīng)，即最佳設(shè)計(jì)負(fù)荷可以代替動(dòng)態(tài)負(fù)荷，由此驗(yàn)證了設(shè)計(jì)公式的正確性。
　　 4、本文的換熱器中期模型采用了改進(jìn)后的有限長(zhǎng)線熱源模型。該模型采用疊加原理，并對(duì)設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化。改進(jìn)后的U型豎直埋管換熱

4、器中期模型計(jì)算簡(jiǎn)便，考慮了群管的熱干擾問(wèn)題，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比更加合理。
　　 5、本文提出了群管長(zhǎng)期換熱的有限長(zhǎng)圓柱體熱源模型來(lái)分析地埋管換熱器的長(zhǎng)期運(yùn)行，該模型考慮了群管之間的相互熱影響，以及動(dòng)態(tài)負(fù)荷的變化特性，且計(jì)算簡(jiǎn)便，精度較高。
　　 6、應(yīng)用前述章節(jié)的變周期模型，本文提出了一種新的地埋管換熱器設(shè)計(jì)方法，該方法能較好地解決地埋管換熱器設(shè)計(jì)中的熱不平衡問(wèn)題。
　　 7、本文提出了.一個(gè)新的指標(biāo)——地源熱泵