基于雙U型地埋管的巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析研究.pdf

1、土壤源熱泵系統(tǒng)可利用淺層地?zé)崮芊?wù)于建筑空調(diào)系統(tǒng),以高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外廣受關(guān)注。地埋管換熱器是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分,其中循環(huán)介質(zhì)與土壤的換熱情況直接關(guān)系到地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的性能,而且地埋管的尺寸也決定著系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用的高低。
　　為保證埋管換熱器的設(shè)計(jì)與建筑負(fù)荷較好的匹配,就需要獲得工程當(dāng)?shù)赝寥罍?zhǔn)確的熱物性參數(shù)和單位延米換熱量。結(jié)合實(shí)際工程,論文首先利用專業(yè)的巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀,在四川省綿陽(yáng)市某工程實(shí)地進(jìn)行了單U

2、鉆孔和雙U鉆孔的現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)。對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析,現(xiàn)有的理論模型有很多種,對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法也多種多樣,但在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中卻只介紹了一種適用于單U型埋管換熱器的數(shù)據(jù)分析處理方法。而在實(shí)際工程中,雙U型埋管換熱器應(yīng)用更加廣泛,其模型的建立與推導(dǎo)的解析解表達(dá)式顯然與規(guī)范中給出的單U型解析解不匹配。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,結(jié)合試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),論文首先采用了工程中最常用基于線熱源模型的斜率法和《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中推薦的雙參數(shù)估

3、計(jì)法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得到了巖土的導(dǎo)熱系數(shù)、容積比熱容和鉆孔內(nèi)的熱阻等。其中,雙參數(shù)估計(jì)法主要針對(duì)雙U型埋管換熱系統(tǒng),分別采用基于三種不同的鉆孔內(nèi)導(dǎo)熱與鉆孔外傳熱的耦合模型進(jìn)行計(jì)算得到土壤物性參數(shù),然后將計(jì)算結(jié)果帶入到推導(dǎo)得出的解析解表達(dá)式中反推出埋管進(jìn)出口平均溫度,并與實(shí)測(cè)的進(jìn)出口平均溫度對(duì)比,以期找到雙U型埋管換熱系數(shù)的最佳數(shù)據(jù)處理分析方法。同時(shí)利用三種模型的計(jì)算程序分別在不同工況下進(jìn)行計(jì)算,分析了不同的測(cè)試時(shí)間、U型管支管間

4、距、不同的回填料和鉆孔直徑對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響。指出測(cè)試最初10個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)因含有不穩(wěn)定性因素而導(dǎo)致顯著波動(dòng),舍去有利于提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　最后,采用數(shù)值仿真方法對(duì)埋管換熱器換熱性能展開研究,將利用上述三種模型計(jì)算得出的土壤物性參數(shù)輸入到所建立的三維數(shù)值仿真模型(與實(shí)際大小相同)中,對(duì)不同工況下埋管在土壤中散熱的過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬,研究了不同的鉆井深度、進(jìn)口水溫、水流速度以及不同的回填料的情況下,對(duì)地埋管換熱性能的影響,并結(jié)