能量樁傳熱性能數(shù)值模擬.pdf

1、能量樁是指將地源熱泵系統(tǒng)中的導(dǎo)熱管埋設(shè)在樁體內(nèi)部，讓樁同時(shí)起到承載和傳熱功能的新技術(shù)。由于避免了額外的鉆孔埋管工序，可有效地節(jié)省造價(jià)，是一種利用淺層地?zé)崮艿挠行Х椒?，具有較好的應(yīng)用前景。
　　由于實(shí)踐中能量樁的長(zhǎng)徑比一般小于50，簡(jiǎn)單套用設(shè)計(jì)地埋管換熱器時(shí)所采用的無(wú)限長(zhǎng)線熱源理論會(huì)有較大誤差。樁長(zhǎng)、樁徑、換熱管數(shù)、換熱液流速和士體類型等因素均可能影響能量樁傳熱特性，因此通過(guò)三維數(shù)值分析深入研究能量樁的傳熱特性十分必要。本文主要工作

2、和結(jié)論如下:
　　(1)將能量樁的傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為導(dǎo)熱管內(nèi)換熱液體與管壁之間的傳熱、樁體中的傳熱和地基中的傳熱三部分，提出了能量樁傳熱性能的三維數(shù)值分析方法。利用所建立的方法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了所提方法的可行性。
　　(2)探討了樁長(zhǎng)、樁徑、換熱管數(shù)、換熱液流速和土體類型對(duì)能量樁傳熱性能。結(jié)果表明:能量樁的單位長(zhǎng)度換熱量隨著樁徑、流速、土體導(dǎo)熱系數(shù)的增加而增加，隨著樁長(zhǎng)的增加而減小。在單U、雙U、三U型能量樁中，雙

3、U型能量樁的單位長(zhǎng)度換熱量最高。
　　(3)能量樁運(yùn)行過(guò)程中，土體溫度影響范圍主要受到土體熱學(xué)參數(shù)的影響，土體比熱容越小，影響范圍越大。樁長(zhǎng)、樁徑、換熱管數(shù)和換熱液流速的作用不明顯，樁徑向影響范圍約為1.9～2.3m，樁端影響范圍約為0.8～0.9m。樁體的溫度隨著換熱管數(shù)和流速的增加而增加，隨著樁長(zhǎng)、樁徑、土體導(dǎo)熱系數(shù)的增加而減小。
　　(4)分析了不同樁間距下能量樁群樁的傳熱性能，結(jié)果表明在常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的樁間距下，能