土壤—空氣換熱系統(tǒng)性能及能量指標(biāo)的數(shù)值模擬分析研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的建筑能耗也在逐年增加，其中為保障建筑舒適性的供熱、制冷能耗占據(jù)建筑能耗的主要部分。建筑能耗的來(lái)源主要依靠化石燃料的燃燒，會(huì)增加溫室氣體的排放以及造成環(huán)境的破壞；而加大自然能源的使用，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能以及地?zé)崮艿龋軌蛟诮档湍芎牡耐瑫r(shí)減少對(duì)環(huán)境的破壞。地表淺層土壤是一個(gè)天然的冷熱源，在夏季可以作為冷源為建筑提供冷量，在冬季可以作為熱源為建筑提供所需熱量，具有巨大的利用價(jià)值。土壤-空氣換熱系統(tǒng)是一種利用淺

2、層土壤的蓄熱蓄冷能力來(lái)獲取能量滿足建筑制冷供熱需求的有效被動(dòng)式節(jié)能方式。本課題以理想換熱模型為基礎(chǔ)對(duì)換熱器的性能進(jìn)行了綜合分析，在此基礎(chǔ)上建立更為復(fù)雜精準(zhǔn)的土壤空氣三維耦合換熱模型，對(duì)換熱系統(tǒng)應(yīng)用于長(zhǎng)沙地區(qū)的全年能量收益進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　本文首先介紹了土壤-空氣換熱系統(tǒng)的基本工作原理，同時(shí)對(duì)影響系統(tǒng)運(yùn)行性能的管徑、流速、管長(zhǎng)、埋深、空氣相對(duì)濕度以及土壤熱物理性質(zhì)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。在此基礎(chǔ)上建立了土壤-空氣換熱系統(tǒng)物理模型

3、以及數(shù)學(xué)模型，并對(duì)模型的初始條件以及邊界條件進(jìn)行了定義。
　　然后，以印度Bisoniya的研究為基礎(chǔ)，建立不考慮土壤溫度場(chǎng)的理想換熱器模型，分析了換熱器管徑、管長(zhǎng)以及流速對(duì)換熱效率的影響。發(fā)現(xiàn)在一定管徑和流速下，換熱器管道長(zhǎng)度具有一定的閾值，并綜合分析了不同管徑和流速下的推薦管長(zhǎng)。同時(shí)，采用三維土壤空氣耦合模型分析了系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)土壤溫度場(chǎng)的影響，提出了全天六小時(shí)運(yùn)行停運(yùn)兩小時(shí)的間歇性運(yùn)行策略。
　　最后，以典型的夏熱冬冷長(zhǎng)沙