太陽(yáng)能土壤埋管蓄熱裝置運(yùn)行策略研究.pdf

1、太陽(yáng)能季節(jié)性土壤埋管蓄熱系統(tǒng)可彌補(bǔ)太陽(yáng)能季節(jié)性分布與供暖需求不匹配的問(wèn)題，提高供暖系統(tǒng)太陽(yáng)能保證率，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，在工程中得到廣泛應(yīng)用。土壤埋管換熱器換熱特性對(duì)該系統(tǒng)性能起關(guān)鍵作用，系統(tǒng)運(yùn)行策略及土壤熱物性又對(duì)埋管換熱器換熱特性有較大影響，但現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)其影響規(guī)律的研究較少，本文對(duì)此進(jìn)行了深入研究。
　　本研究以蘭州地區(qū)的重塑黃土作為蓄熱介質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了重塑黃土的壓實(shí)工藝參數(shù)對(duì)其熱物性的影響規(guī)律?；谔m州地區(qū)重塑黃土的優(yōu)化熱物

2、性參數(shù)，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件建立了小型水平埋管土壤蓄熱器的數(shù)值模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性，通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了間歇蓄放熱運(yùn)行模式關(guān)鍵參數(shù)與埋管換熱器換熱效率之間的相關(guān)關(guān)系，擬合出了二者之間的定量關(guān)系式。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用CFD軟件建立了大型太陽(yáng)能季節(jié)性水平埋管土壤蓄熱系統(tǒng)的縮比模型，通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了縮比系統(tǒng)運(yùn)行策略對(duì)土壤蓄熱器蓄放熱特性的影響規(guī)律。蓄熱介質(zhì)熱物性測(cè)試結(jié)果表明，蘭州地區(qū)重塑黃土的熱物性與壓實(shí)工藝參數(shù)之間

3、有顯著的相關(guān)關(guān)系，在壓力一定的條件下，當(dāng)黃土含水率在6%～19%之間變化時(shí)，重塑黃土導(dǎo)熱系數(shù)與含水率成正相關(guān)，隨含水率的增大，導(dǎo)熱系數(shù)先快速增加，后緩慢增長(zhǎng)；在含水率一定的條件下，重塑黃土導(dǎo)熱系數(shù)與壓力亦成正相關(guān)，隨壓力的增大，導(dǎo)熱系數(shù)的增速表現(xiàn)出先慢后快的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重塑土導(dǎo)熱系數(shù)最大可達(dá)到1.78W/(m·K)，根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量結(jié)果擬合出了重塑土導(dǎo)熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。土壤蓄熱器數(shù)值模擬結(jié)果表明間歇蓄熱運(yùn)行參數(shù)對(duì)埋管換熱器換熱

4、特性有很大影響，間歇次數(shù)一定，間歇時(shí)間占比逐漸增加時(shí)，埋管換熱功率不斷增大，且其增速也逐漸提高。間歇時(shí)間占比一定，間歇次數(shù)在2～12次范圍內(nèi)增加時(shí)，埋管換熱功率不斷提高，隨間歇次數(shù)增大，埋管換熱功率的增速逐漸減少。太陽(yáng)能土壤蓄熱系統(tǒng)研究結(jié)果表明，蓄熱起始時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)蓄熱特性有明顯影響，蓄熱起始時(shí)刻從8:00逐步推遲到18:00時(shí)，日蓄熱量逐漸減少，且減少速度逐漸加快，蓄熱平均功率近似成線性增加。擬合出了蘭州地區(qū)重塑黃土熱物性與壓實(shí)工藝參數(shù)