重慶某土壤源熱泵項目雙U豎直地埋管最佳埋管深度研究.pdf

1、豎直埋管式土壤源熱泵其地埋管埋設深度直接影響到地埋管換熱系統(tǒng)的換熱性能和工程造價,也對整個冷熱源系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性有重要影響。本文基于某實際土壤源熱泵項目,建立出可分層設置土壤初始溫度及物性參數(shù)的地埋管群換熱模型,并采用在雙 U型垂直地埋管上預埋熱電偶溫度傳感器的方式,對該項目地下埋管換熱情況進行長期監(jiān)測,通過模擬及實測相結合的方式研究出該項目的最佳地下?lián)Q熱器埋管深度范圍。
　　本文首先分析了U型地埋管與周圍土壤的換熱過程,并建

2、立出三維豎直雙U型地埋管群與周圍土壤的換熱模型,該模型可以分層設置土壤的初始溫度及物性參數(shù),更加符合項目實際情況,并對模型求解所需參數(shù)進行了詳細闡述。
　　其次,依托該實際項目搭建實驗平臺,以實測的方式獲取土壤初始溫度分布,監(jiān)測并采集系統(tǒng)運行時地埋管換熱器進、出水溫,流量及地下土壤溫度逐時變化數(shù)據(jù),為模擬提供必要參數(shù)。
　　隨后,以實測獲取的地下土壤初始溫度分布、地埋管進水溫度和流量參數(shù)做為模擬邊界和初始條件,利用fluen

3、t軟件對系統(tǒng)在排熱及取熱工況下,地埋管周圍土壤溫度隨運行時間的變化情況進行模擬,并與實測數(shù)據(jù)進行對比,驗證模型的可靠性。
　　利用驗證后的換熱模型,對排熱及取熱工況下,地埋管內(nèi)水溫變化情況及不同深度管段的單位面積換熱量進行分析,發(fā)現(xiàn)該工程地下土壤在豎直方向上物性參數(shù)的變化造成豎直地埋管換熱器在供水管前70m單位面積換熱量最大,70m以下管段單位面積換熱量出現(xiàn)較大降幅。
　　由此選取6種埋管深度方案:60m,70m,80m,9

4、0m,100m及110m,分別建立出相應的地埋管管群模型,并模擬分析不同埋深方案地埋管管內(nèi)最佳流速以及不同進水溫度條件下地埋管的換熱效果。
　　最后,對最佳埋管深度的確定方法進行了介紹。計算出各埋深方案所需的鉆井數(shù)量及對應的地源側水泵參數(shù),進而計算出各自的初投資費用,對埋深方案在定流量、變溫差及定溫差、變流量運行方式下的年運行費用分別進行了計算,通過對比得出系統(tǒng)較合理的運行方式,并最終通過計算并對比各埋深方案對應的動態(tài)費用年值得出