樁埋管地?zé)釗Q熱器的傳熱模型研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的提高，具有環(huán)保、節(jié)能等特點的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)也愈來愈受到人們的重視。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)通過利用大地中的低品位熱能來實現(xiàn)對建筑物的供熱制冷。它與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的最大區(qū)別就在于地埋管換熱器。目前制約地源熱泵發(fā)展的一個重要障礙就是初投資高。以往的地?zé)釗Q熱器是采用鉆孔豎直埋管的形式，但對于工程問題來說，鉆孔的費用相當(dāng)昂貴，占初投資的比例較大，致使初投資過高。而采用樁埋管地?zé)釗Q熱器可承擔(dān)一定量的空調(diào)負(fù)荷，不足的部分再由

2、鉆孔埋管來承擔(dān)，這樣可較大的降低初投資的費用，同時減少地?zé)釗Q熱器的占地面積。 樁埋管地?zé)釗Q熱器的結(jié)構(gòu)特點是樁的直徑大大超過鉆孔的直徑，而樁的深度通常會小于鉆孔的深度。此外，作為傳熱元件的塑料管不是埋設(shè)在鉆孔內(nèi)部的U型管，而是設(shè)置在靠近樁基外側(cè)的螺旋管。因此，此時若像鉆孔埋管那樣采用線熱源模型顯然是不合適的，而空心圓柱面模型由于忽略了鉆孔內(nèi)的熱容量，其引起的誤差顯然也是無法容忍的。迄今為止還沒有見到國內(nèi)外適用于樁埋管地?zé)釗Q熱器工程

3、應(yīng)用的傳熱模型的報道。針對樁埋管地?zé)釗Q熱器的特點，本研究首先提出了一維實心圓柱面熱源模型，圓柱面內(nèi)部有均勻材料填充，忽略深度方向的導(dǎo)熱。由于樁的深度是有限長的，為了討論有限長度的熱源引起的軸向?qū)岬挠绊?，所以在一維模型的基礎(chǔ)上，我們采用虛擬熱源法，得到了有限長實心圓柱面熱源模型的解析解，并采用這一模型對不同直徑的樁埋管進(jìn)行了分析。分析表明，樁埋管在階躍加熱的初期承擔(dān)負(fù)荷的能力尤為出色，換熱能力隨著時間逐漸減弱。 其次，因為圓柱面

4、熱源模型沒有考慮螺旋管在樁里面的布置形式，所以我們進(jìn)一步提出線圈模型，并對無限長線圈模型和有限長線圈模型展開討論，將重點放在有限長模型上，分析螺旋管的間距等參數(shù)對樁埋管換熱器傳熱的影響程度。并通過擬合公式的方法將不同時刻不同點的位置與溫度響應(yīng)的值的關(guān)系形象的表現(xiàn)出來。同時也利用這一模型對樁埋管換熱能力進(jìn)行分析。 最后，結(jié)合一個具體的工程實例，運(yùn)用Dest—C軟件進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計算，將采用鉆孔埋管的情況與采用樁埋管的情況進(jìn)行了比較