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文檔簡介
1、目前全世界都在致力于低能耗、無污染、可再生及新能源工程技術的研究與應用。在世界各國能耗總量中建筑業(yè)占重要地位,建筑能耗中又以供熱和空調能耗為主,如何降低供熱和空調能耗是當前研究的一個重點。熱泵通過輸入少量的能量,大量利用自然資源(如空氣、水、土壤、太陽能)和余熱資源(如廢熱)中的熱量,可以實現低品位熱能向高品位熱能的轉化,給人們提供了一條節(jié)約礦物燃料、合理利用能源、減輕環(huán)境污染的途徑,因此熱泵技術得到了廣泛應用。 熱泵一般分為三
2、種類型:(1)空氣源熱泵;(2)水源熱泵;(3)地源熱泵。空氣源熱泵在我國冬季氣候相對較溫和的地區(qū),已經得到廣泛的應用。但在冬季寒冷地區(qū),空氣源熱泵的制熱效率大大下降,加上室外側換熱器的結霜等問題,其應用受到限制;水源熱泵的應用受當地水資源的限制;而地源熱泵是一種利用地下淺層低溫地熱資源的高效節(jié)能與環(huán)保的熱泵空調系統(tǒng)。與空氣源熱泵相比,它并未得到廣泛應用,主要是它的成本太高,而且缺少準確可靠的計算模型。 本文綜述了土壤源熱泵(地
3、源熱泵一種)的類型和各類土壤源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)缺點。由于垂直埋管土壤源熱泵系統(tǒng)具有占地面積小,不污染地下水的優(yōu)點,是一種值得發(fā)展的熱泵系統(tǒng)。但該系統(tǒng)初投資較高,一般需要采用合理的模型給予設計計算。然而由于現有的土壤傳熱模型忽略了水分遷移對傳熱的影響,使得埋地換熱器的設計與實際需要產生偏差,致使土壤源熱泵系統(tǒng)投資增加或使用效果不佳,限制了它的應用。本文在原有的垂直埋管土壤源熱泵一維線源模型基礎上,對土壤的傳熱傳濕過程進行了進一步的研究,發(fā)展了
4、傳熱傳濕數學模型,并對模型中的水通量方程進行改進,對模型中土壤的各參數(土壤熱導率、土壤初始溫度及含水率等)進行了理論與實驗分析,使之更加符合工程實際。 土壤熱導率是土壤的一個重要熱特性,本文利用“線源模型”理論搭建了測量熱導率的實驗裝置,自制了探針,并用它測定了不同質量含水率下土壤和沙的的導熱系數,進而得到土壤和沙的容重、導熱系數、導溫系數與質量含水率的關系。 自行搭建了一維土柱、沙柱傳熱傳濕實驗臺,測試了不同土壤、沙
5、水分含量和土壤中存在溫差時,溫度對土壤水分持有的影響程度,及土壤、沙中熱量和水分遷移的相互作用。 搭建了U型豎埋土壤源熱泵系統(tǒng)工程應用實驗臺,測試了實驗地區(qū)土壤年溫度變化規(guī)律、冬夏季熱泵機組運行時大地的溫度場、冬夏季機組室外側換熱器進出口水溫、并確定了埋管換熱器的傳熱系數。編制熱濕傳遞計算程序,確定了不同含水率下單位井深土壤的換熱能力和埋管周圍溫度場、埋管周圍含水率的變化規(guī)律。 最后,本論文對進一步的研究工作提出了一些初
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