基于分層土壤中地源熱泵垂直U型埋管換熱器傳熱的數(shù)值研究.pdf

1、當今世界，隨著能源形勢和環(huán)境污染的逐漸嚴峻，尋找和開發(fā)清潔的可再生能源是人類面對的共同課題，也是解決當前能源問題和環(huán)境問題重要手段。地源熱泵技術作為利用地熱能的重要技術手段，具有高效節(jié)能環(huán)保的特點，越來越受到青睞，成為暖通空調和供暖領域新型技術手段。但是，在實際工程中發(fā)現(xiàn)，有些地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能效果并不顯著，并且初投資過高，成為制約地源熱泵技術發(fā)展和應用的瓶頸。
　　地埋管換熱器換熱性能一直是地源熱泵技術研究的重點和難點，直接影響系

2、統(tǒng)的運行性能和初投資，因此掌握地埋管換熱器與土壤之間的傳熱情況，有助地源熱泵技術的推廣應用。本文通過數(shù)值模擬的方法對土壤分層條件下垂直U型埋管換熱器的換熱性能和土壤溫度場進行了研究。首先，本文根據(jù)實際情況建立了U型地埋管與土壤的三維換熱數(shù)學模型，并通過實驗對模型的準確性進行了驗證分析。其次，基于土壤分層的條件下，對冬季工況下熱泵機組連續(xù)運行一個月的換熱情況進行了模擬，分析了在不同分層下土壤溫度場和換熱量的變化，并與單一模型進行了比較分析

3、，為工程設計提供了指導依據(jù)。最后，對影響U型埋管與土壤之間換熱性能的因素，如進口流速和水溫、埋管深度、回填材料的熱物性和管間距等，分析了它們對地埋管換熱性能的影響，對地源熱泵的優(yōu)化設計提供了理論指導，并得出了一些合理的建議和結論。
　　結果表明，土壤的傳熱性能對地埋管換熱器的影響很大，導熱系數(shù)越大，換熱性能越好，但土壤分層對換熱的影響效果并不顯著；進口水溫的提高，有利于提升換熱性能，但這并不適合長期運行；進口流速的增大對換熱有利；