土壤源熱泵地埋管管徑選取優(yōu)化分析.pdf

1、在科學用能的基礎上，地表淺層熱能具有環(huán)保、節(jié)能和可再生的特點。近年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于其高效節(jié)能性，受到越來越多的關注。傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)，特別是冷水機組中水泵能耗占到空調(diào)系統(tǒng)能耗的30％以上，地源熱泵系統(tǒng)又增加了很大一部分地下循環(huán)水系統(tǒng)，使得水系統(tǒng)能耗再次增加。作為一種節(jié)能技術(shù)而應用的地源熱泵，在投資增加不明顯的情形下應該優(yōu)先考慮節(jié)能。針對機組的效率的提高僅能降低部分暖通能耗，水泵的運行是長期的，長期累積的能耗會很高。所以對整個空調(diào)

2、系統(tǒng)來進行研究，才能找到能耗影響的主要因素。
　　土壤源熱泵系統(tǒng)中埋管換熱器的設計是由負荷和埋管進出口水溫共同決定的，由它們來確定埋管需要多少水流量來承擔負荷，進而來決定地埋管的井深、數(shù)量、管徑和管內(nèi)流速等，而這些選取依據(jù)多數(shù)為工程經(jīng)驗，并未有一個明確的選取方法。
　　本文旨在通過改變單U地埋管管徑的方法來減小埋管換熱器內(nèi)的循環(huán)水的水力損失進而減少水泵能耗。運用GAMBIT軟件對埋管換熱器進行三維建模，并取夏季為研究工況，通

3、過商用CFD軟件fluent模擬和計算分析的方法分別對相同流量和流速下不同管徑單U地埋管換熱器的換熱性能以及水力損失進行分析，并與現(xiàn)有的工程計算公式結(jié)果進行對比，證實了其可行性與有效性。得出結(jié)論，兩種情況下，管徑的增加對地埋管內(nèi)循環(huán)水的對流換熱熱阻影響很小，而對回填材料熱阻的影響較大;兩種情況下，地埋管換熱量均隨著管徑的增加而呈上升趨勢，這種變化率在4.8％至8.6％之間，并且相同流速情況下的增幅較大，但由于相同流速情況下增加管徑會使得

4、地埋管的進出口溫差減少32.6％至38.1％，故該情況下，僅通過增加管徑來提高地埋管的換熱性能并不可取;單U管內(nèi)循環(huán)水的流動損失主要為沿程損失，彎管處的局部阻力損失占地埋管內(nèi)所有流動損失的比重不足2％;兩種情況下，管徑的增加都會使得地埋管內(nèi)循環(huán)水的流動損失減少，相同流量情況，沿程阻力損失之比為管內(nèi)徑反比的4.75次方，相同流速情況下，為管內(nèi)徑反比的1.25次方。
　　在現(xiàn)有規(guī)范可選取PE管范圍內(nèi)選取20mm，25mm，32mm，4