重慶某土壤源熱泵項(xiàng)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(shè)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(jià),也對(duì)整個(gè)冷熱源系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有重要影響。本文基于某實(shí)際土壤源熱泵項(xiàng)目,建立出可分層設(shè)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(yù)埋熱電偶溫度傳感器的方式,對(duì)該項(xiàng)目地下埋管換熱情況進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),通過模擬及實(shí)測(cè)相結(jié)合的方式研究出該項(xiàng)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(shè)置土壤的初始溫度及物性參數(shù),更加符合項(xiàng)目實(shí)際情況,并對(duì)模型求解所需參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
　　其次,依托該實(shí)際項(xiàng)目搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以實(shí)測(cè)的方式獲取土壤初始溫度分布,監(jiān)測(cè)并采集系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)地埋管換熱器進(jìn)、出水溫,流量及地下土壤溫度逐時(shí)變化數(shù)據(jù),為模擬提供必要參數(shù)。
　　隨后,以實(shí)測(cè)獲取的地下土壤初始溫度分布、地埋管進(jìn)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(duì)系統(tǒng)在排熱及取熱工況下,地埋管周圍土壤溫度隨運(yùn)行時(shí)間的變化情況進(jìn)行模擬,并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的可靠性。
　　利用驗(yàn)證后的換熱模型,對(duì)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(jìn)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(yīng)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(jìn)水溫度條件下地埋管的換熱效果。
　　最后,對(duì)最佳埋管深度的確定方法進(jìn)行了介紹。計(jì)算出各埋深方案所需的鉆井?dāng)?shù)量及對(duì)應(yīng)的地源側(cè)水泵參數(shù),進(jìn)而計(jì)算出各自的初投資費(fèi)用,對(duì)埋深方案在定流量、變溫差及定溫差、變流量運(yùn)行方式下的年運(yùn)行費(fèi)用分別進(jìn)行了計(jì)算,通過對(duì)比得出系統(tǒng)較合理的運(yùn)行方式,并最終通過計(jì)算并對(duì)比各埋深方案對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)費(fèi)用年值得出