U型地埋管換熱器動態(tài)模擬.pdf

1、地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，地下?lián)Q熱器的性能預(yù)測非常重要，而地下?lián)Q熱器性能的預(yù)測需要準(zhǔn)確實(shí)用的數(shù)學(xué)模型。
　　 目前應(yīng)用較多的模型是線熱源解析模型，柱熱源解析模型。這兩種解析模型以恒熱流為前提，對于實(shí)際工程中的變熱流工況，必須采取“卷積（時間疊加）”方法，時間疊加方法用于長期模擬（比如30年）計(jì)算比較耗時。
　　 基于熱容熱阻概念，本文給出了單孔地下?lián)Q熱器的非穩(wěn)態(tài)一維顯式數(shù)值模型及其算法。該模型適用于任意熱負(fù)荷工況?？梢詿嶝?fù)荷為

2、輸入條件進(jìn)行計(jì)算，也可以入口溫度為輸入條件進(jìn)行計(jì)算。
　　 在假設(shè)恒熱流條件下(80W/m)，用不同模型模擬了孔壁溫度的變化，對解析模型以及數(shù)值模型計(jì)算得到的孔壁溫度進(jìn)行了交叉比較。結(jié)果表明一維數(shù)值模型與柱熱源解析模型基本一致，線熱源模型與柱熱源模型有一定偏差，特別是在初始階段偏差較大。
　　 用4組現(xiàn)場熱相應(yīng)測試數(shù)據(jù)對數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證。加熱器負(fù)荷恒定情況下，以入口實(shí)測溫度為已知條件，用一維數(shù)值模型計(jì)算出口溫度。對比出

3、口溫度模擬值與實(shí)測值發(fā)現(xiàn)，兩者吻合很好，4組數(shù)據(jù)最大偏差分別為1.6℃，0.6℃，0.8℃及0.6℃。
　　 變熱流工況下，分別用線熱源解析模型，柱熱源解析模型和數(shù)值模型進(jìn)行了全年模擬。比較再次顯示，一維數(shù)值模型與柱熱源解析模型基本一致。并且，一維數(shù)值模型比兩種解析模型計(jì)算更快。數(shù)值模型模擬換熱器一年的運(yùn)行情況所需計(jì)算時間不足1min。
　　 應(yīng)用一維數(shù)值模型時，空間步長建議取0.033～0.067m，時間步長建議取60