基于地埋管的太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱的地下傳熱分析及其工程應(yīng)用.pdf

1、本文提出傳統(tǒng)地源熱泵和太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)的運(yùn)行方案和控制方式，在TRNSYS里對(duì)兩種系統(tǒng)構(gòu)建了相應(yīng)的模型，進(jìn)行了模擬，并分析了兩種系統(tǒng)全年地?zé)釗Q熱器周?chē)寥罍囟入S時(shí)間的變化情況。
　　在系統(tǒng)模型里對(duì)各參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，其中土壤的初始溫度為15.2℃。首先模擬了系統(tǒng)運(yùn)行1年和20年土壤溫度隨時(shí)間的變化，分析得出傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)從第一年制熱季開(kāi)始到次年制熱季結(jié)束，土壤最低溫度為14.27℃，太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)為15.03℃，比地埋管耦

2、合熱泵系統(tǒng)的土壤溫度高出0.76℃。兩種系統(tǒng)運(yùn)行20年的數(shù)據(jù)顯示地源熱泵系統(tǒng)的最低溫度為12.9℃，太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)的最低溫度為15.51℃，兩者的溫度相差2.61℃，并且季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)地下土壤溫度的均值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，相反地源熱泵系統(tǒng)的土壤溫度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。同時(shí)對(duì)地埋管耦合熱泵和季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出一年之后太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)比傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的土壤溫度全年整體平均溫度高出0.55℃。
　　對(duì)于實(shí)際工

3、程分別對(duì)地溫測(cè)試孔、換熱孔兼地溫測(cè)試孔和太陽(yáng)能回灌孔進(jìn)行了測(cè)試并獲得了大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。分析表明:同一鉆孔不同深度處土壤溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)一致，不同埋深處土壤的溫度不同，埋深越深溫度越高;在同一深度下太陽(yáng)能2?；毓嗫诇囟茸罡?，換熱孔22＃次之，地溫監(jiān)測(cè)孔33＃溫度最低;太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)地源熱泵相比，它使得土壤溫度升高，溫度升高的幅度基本保持在0.8℃;同一時(shí)刻太陽(yáng)能2＃的溫度高于22＃的溫度，且回灌鉆孔的波動(dòng)幅度要小于地溫?fù)Q熱

4、孔的波動(dòng)幅度。
　　對(duì)模擬數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析對(duì)比之后發(fā)現(xiàn):模擬數(shù)據(jù)在過(guò)渡季呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)并且上升的趨勢(shì)越來(lái)越緩，而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)過(guò)渡季土壤溫度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)差別較大，說(shuō)明所建立的地?zé)釗Q熱器模型與實(shí)際換熱器的匹配度較低。出現(xiàn)此現(xiàn)象的主要原因是地?zé)釗Q熱器模型是一個(gè)簡(jiǎn)化的傳熱模型不能將埋管區(qū)域復(fù)雜的地質(zhì)條件體現(xiàn)在模型里面，而實(shí)際的埋管區(qū)域地質(zhì)里砂巖層占的比例最大，在砂礫層和砂土層中水滲流的速度大會(huì)出現(xiàn)顯著的滲流現(xiàn)象，

5、水徑流對(duì)換熱過(guò)程產(chǎn)生了很大的影響。
　　模型研究及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明:基于地埋管的太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱系統(tǒng)的地下溫度要高于傳統(tǒng)地源熱泵的溫度，模擬數(shù)據(jù)的溫度高出0.55℃，實(shí)際工程測(cè)試數(shù)據(jù)的溫度高出1℃，說(shuō)明在傳統(tǒng)的地埋管耦合熱泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入太陽(yáng)能熱的回灌之后土壤溫度有明顯的升高。將太陽(yáng)能輸入到地下增加了地下蓄熱體存儲(chǔ)的熱量作為冬季建筑物空調(diào)末端的熱源，能夠降低地源熱泵冬季提熱多夏季放熱少造成的冷熱負(fù)荷不平衡問(wèn)題，有利于提高可再生能源的