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程是一個(gè)復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程，涉及眾多參數(shù)，本文主要考慮了地源熱泵空調(diào)負(fù)荷的動態(tài)性及不平衡性，針對不同時(shí)間尺度，不同空間區(qū)域的傳熱過程，建立了地埋管換熱器的傳熱模型，并用數(shù)值模擬和實(shí)測實(shí)驗(yàn)的方法對模型進(jìn)行驗(yàn)證，并利用本文提出的傳熱模型對各種參數(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)也會逐漸增加，與探針法測量的類似結(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，并按照周期長短不同將地源熱泵換熱器失效類型分為短期、中期、長期失效，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，并通過數(shù)值模擬和實(shí)測實(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)后的有限長線熱源模型。該模型采用疊加原理，并對設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)行了動態(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)算簡便，考慮了群管的熱干擾問題，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比更加合理。
　　 5、本文提出了群管長期換熱的有限長圓柱體熱源模型來分析地埋管換熱器的長期運(yùn)行，該模型考慮了群管之間的相互熱影響，以及動態(tài)負(fù)荷的變化特性，且計(jì)算簡便，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)中的熱不平衡問題。
　　 7、本文提出了.一個(gè)新的指標(biāo)——地源熱泵