地源熱泵系統(tǒng)垂直U型地埋管換熱器的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、節(jié)能減排是當(dāng)今全球關(guān)注的焦點(diǎn)之一。地源熱泵技術(shù)具有顯著的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，正迅速成為暖通空調(diào)行業(yè)節(jié)能減排的重要手段。在地源熱泵系統(tǒng)的研究中，地埋管換熱器換熱性能的研究是其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
　　地埋管換熱器換熱性能的研究是推廣地源熱泵技術(shù)的關(guān)鍵。開展地埋管地下?lián)Q熱器的傳熱特性以及地埋管換熱器換熱效率的研究，進(jìn)而為地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論和設(shè)計(jì)依據(jù)，本研究有重要的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文選取占地面積小、適用范圍廣、性能

2、穩(wěn)定、換熱效率高等顯著優(yōu)勢(shì)的垂直U型地埋管換熱器的土壤源熱泵為研究對(duì)象。針對(duì)地源熱泵工程實(shí)際，開展了系列實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬研究，論文主要工作和結(jié)論包括：
　　實(shí)測(cè)對(duì)象為重慶某醫(yī)院地源熱泵系統(tǒng)，實(shí)測(cè)分冬季、過渡季節(jié)（3月和5月）和夏季三個(gè)階段進(jìn)行。熱泵運(yùn)行期間，在不同季節(jié)工況下，地埋管進(jìn)、回水管在地下1m測(cè)點(diǎn)與地下9m測(cè)點(diǎn)處的水溫值出現(xiàn)突降或突增的過程，地下9m與地下29m、地下29m與地下59m測(cè)點(diǎn)間的水溫差值呈遞減變化，且

3、水溫差值維持在2℃以內(nèi)，這表明地埋管與土壤間的主要換熱是與淺層土壤之間進(jìn)行的，隨著深度的增加，地埋管與土壤間的換熱開始趨于平緩。
　　在實(shí)驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上，建立了垂直U型地埋管換熱器進(jìn)、回水管內(nèi)流體傳熱和流動(dòng)模型、巖土傳熱模型。采用PHOENICS程序?qū)偷芈窆軗Q熱器的換熱情況進(jìn)行了模擬分析，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。同時(shí)探討了埋管深度、回填材料、U型埋管支管間距及管內(nèi)流體流量等因素對(duì)地埋管換熱器換熱能力的影響。
　　對(duì)影響地埋

4、管換熱器換熱性能參數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示：80m埋管的總換熱量要高于60m埋管，應(yīng)考慮地埋管換熱器與土壤間的換熱有可能在埋管最深處前就已達(dá)到換熱飽和狀態(tài)，因而在地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇滿足換熱器最佳換熱要求的最佳埋管深度；增強(qiáng)回填材料的導(dǎo)熱性能可增加地埋管換熱器換熱能力，但支管間熱短路效應(yīng)也隨之增加；提高 U型埋管支管間距可降低支管間的熱短路效應(yīng)，提高地埋管換熱器的換熱能力；不同流量下，地埋管換熱器的換熱量并非隨流量的增加而增加，地埋管