樁埋管地?zé)釗Q熱器的傳熱模型研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的提高，具有環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)也愈來(lái)愈受到人們的重視。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)利用大地中的低品位熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供熱制冷。它與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的最大區(qū)別就在于地埋管換熱器。目前制約地源熱泵發(fā)展的一個(gè)重要障礙就是初投資高。以往的地?zé)釗Q熱器是采用鉆孔豎直埋管的形式，但對(duì)于工程問(wèn)題來(lái)說(shuō)，鉆孔的費(fèi)用相當(dāng)昂貴，占初投資的比例較大，致使初投資過(guò)高。而采用樁埋管地?zé)釗Q熱器可承擔(dān)一定量的空調(diào)負(fù)荷，不足的部分再由

2、鉆孔埋管來(lái)承擔(dān)，這樣可較大的降低初投資的費(fèi)用，同時(shí)減少地?zé)釗Q熱器的占地面積。 樁埋管地?zé)釗Q熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是樁的直徑大大超過(guò)鉆孔的直徑，而樁的深度通常會(huì)小于鉆孔的深度。此外，作為傳熱元件的塑料管不是埋設(shè)在鉆孔內(nèi)部的U型管，而是設(shè)置在靠近樁基外側(cè)的螺旋管。因此，此時(shí)若像鉆孔埋管那樣采用線熱源模型顯然是不合適的，而空心圓柱面模型由于忽略了鉆孔內(nèi)的熱容量，其引起的誤差顯然也是無(wú)法容忍的。迄今為止還沒(méi)有見(jiàn)到國(guó)內(nèi)外適用于樁埋管地?zé)釗Q熱器工程

3、應(yīng)用的傳熱模型的報(bào)道。針對(duì)樁埋管地?zé)釗Q熱器的特點(diǎn)，本研究首先提出了一維實(shí)心圓柱面熱源模型，圓柱面內(nèi)部有均勻材料填充，忽略深度方向的導(dǎo)熱。由于樁的深度是有限長(zhǎng)的，為了討論有限長(zhǎng)度的熱源引起的軸向?qū)岬挠绊懀栽谝痪S模型的基礎(chǔ)上，我們采用虛擬熱源法，得到了有限長(zhǎng)實(shí)心圓柱面熱源模型的解析解，并采用這一模型對(duì)不同直徑的樁埋管進(jìn)行了分析。分析表明，樁埋管在階躍加熱的初期承擔(dān)負(fù)荷的能力尤為出色，換熱能力隨著時(shí)間逐漸減弱。 其次，因?yàn)閳A柱面

4、熱源模型沒(méi)有考慮螺旋管在樁里面的布置形式，所以我們進(jìn)一步提出線圈模型，并對(duì)無(wú)限長(zhǎng)線圈模型和有限長(zhǎng)線圈模型展開(kāi)討論，將重點(diǎn)放在有限長(zhǎng)模型上，分析螺旋管的間距等參數(shù)對(duì)樁埋管換熱器傳熱的影響程度。并通過(guò)擬合公式的方法將不同時(shí)刻不同點(diǎn)的位置與溫度響應(yīng)的值的關(guān)系形象的表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)也利用這一模型對(duì)樁埋管換熱能力進(jìn)行分析。 最后，結(jié)合一個(gè)具體的工程實(shí)例，運(yùn)用Dest—C軟件進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，將采用鉆孔埋管的情況與采用樁埋管的情況進(jìn)行了比較