土壤源熱泵地下溫度場(chǎng)分析的有限元線法.pdf

1、土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用大地作為冷熱源，通過(guò)中間介質(zhì)在埋于地下的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，與土壤進(jìn)行熱交換，進(jìn)而由熱泵實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的制冷或供暖。土壤源熱泵因其顯著的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)效益，在國(guó)內(nèi)外日益受到重視。但是，我國(guó)對(duì)土壤源熱泵系統(tǒng)的研究，仍然處于起步階段，尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)規(guī)范和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。本文是在北京市可持續(xù)發(fā)展基金的支持下，首次將有限元線法引入到溫度場(chǎng)的分析中，用有限元線法對(duì)土壤源熱泵地下溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析計(jì)算。 本文課題組完成了

2、一個(gè)地源熱泵的樣板工程，采用了雙U型垂直埋管地下?lián)Q熱系統(tǒng)，跟蹤記錄了該工程一個(gè)冬季取暖期的運(yùn)行記錄，積累了冬季地下埋管系統(tǒng)中水溫隨運(yùn)行時(shí)間的變化情況。這些數(shù)據(jù)為土壤源熱泵的設(shè)計(jì)研究提供了參考作用。 本文首先對(duì)影響傳熱的各種因素進(jìn)行了分析，對(duì)傳熱模型進(jìn)行了探討研究，確定了本文所采用的傳熱模型。并分析了溫度場(chǎng)的特點(diǎn)及邊界條件，用分離變量法給出了二維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的解析解，并作為有限元線法計(jì)算結(jié)果的校核依據(jù)。 本文以a×b單元為例

3、，說(shuō)明了將有限元線法應(yīng)用于溫度場(chǎng)的理論分析過(guò)程，得到了一組常微分方程組及其邊界條件。然后說(shuō)明了常微分方程求解器-COLSYS的使用范圍，求解功能及使用方法，并對(duì)其精確性進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果表明COLSYS的計(jì)算精度完全滿足有限元線法的要求。最后用COLSYS對(duì)所得到的常微分方程組和邊界條件進(jìn)行了求解，然后與分離變量法得到的解析解進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算結(jié)果的對(duì)比表明，有限元線法可應(yīng)用于溫度場(chǎng)的分析計(jì)算，且計(jì)算精度高，解答令人滿意。 論文將