豎直U型地埋管換熱性能主要影響因素?cái)?shù)值研究.pdf

1、土壤源熱泵技術(shù)作為一種可再生能源利用技術(shù),利用土壤這一天然的蓄熱體可實(shí)現(xiàn)能源的跨季度利用。其以節(jié)能環(huán)保、機(jī)組能效系數(shù)高、運(yùn)行管理穩(wěn)定方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中。采用豎直U型地埋管換熱器的土壤源熱泵系統(tǒng)更適合我國人均占地面積小的國情。土壤源熱泵系統(tǒng)的綜合性能主要取決于地埋管換熱器的換熱性能,研究地埋管換熱性能的影響因素以強(qiáng)化埋管與土壤之間的換熱可以有效提高熱泵系統(tǒng)的綜合性能。在進(jìn)行巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)時(shí),這些影響因素直接表現(xiàn)在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成

2、一定偏差,而巖土熱物性參數(shù)是土壤源熱泵系統(tǒng)地埋管換熱器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù),應(yīng)準(zhǔn)確測量。
　　鑒于此,本文對(duì)豎直U型地埋管換熱性能的影響因素進(jìn)行了探討研究。首先建立了耦合地下水滲流和巖土熱物性分層的豎直U型地埋管換熱器全尺寸三維模型,利用專業(yè)數(shù)值模擬軟件Fluent對(duì)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)數(shù)值模擬過程中地埋管內(nèi)流體進(jìn)出口溫度的變化及周圍土壤溫度的變化進(jìn)行了監(jiān)測和分析,并對(duì)比分析現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗(yàn)和熱響應(yīng)數(shù)值模擬的結(jié)果,驗(yàn)證了該模

3、型的合理性和可靠性。
　　本文應(yīng)用此數(shù)值模型對(duì)地下水位變化、同一水位下不同地下水滲流速度及巖土導(dǎo)熱系數(shù)分層等不同條件下的熱響應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析其對(duì)地埋管換熱性能的影響;并通過解析計(jì)算模型,對(duì)模擬所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到巖土綜合熱物性參數(shù),研究這些因素對(duì)熱響應(yīng)試驗(yàn)的影響。此外,本文還針對(duì)土壤源熱泵系統(tǒng)初期運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)性能存在不利影響的現(xiàn)象,進(jìn)行量化分析,研究起始運(yùn)行時(shí)間不同對(duì)土壤源熱泵性能的影響。結(jié)果表明,地下水位埋深越大,地埋管