垂直式地埋管換熱理論及巖土熱物性參數(shù)試驗方法.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源枯竭的日益嚴重，開發(fā)和利用新能源已越來越受到各國政府的重視。地熱是一種典型的清潔能源，同時也是一種“可再生能源”。地源熱泵技術(shù)是開采淺層地熱能源的主要方式，其中又以垂直式地源熱泵最為節(jié)能環(huán)保。垂直式地源熱泵的節(jié)能環(huán)保性質(zhì)并不是必然的，關(guān)鍵要看它的設(shè)計是否合理。在對地源熱泵系統(tǒng)進行設(shè)計時，準確獲得巖土的熱物性參數(shù)是重中之重。如果該參數(shù)不準確，則可能會造成設(shè)計出的系統(tǒng)換熱量不足，也又可能造成系統(tǒng)初期投資的增加，從而影響地源

2、熱泵技術(shù)的推廣。
　　為了給地源熱泵系統(tǒng)的工程設(shè)計提供更準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本論文對巖土的熱物性參數(shù)的測試做了深入研究，具體內(nèi)容如下：（1）利用虛擬熱源法對鉆孔內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)模型進行推導(dǎo)，求出鉆孔內(nèi)傳熱熱阻的表達式，并利用格林函數(shù)對鉆孔外一維無限長線熱源模型進行推導(dǎo)，從而得出地埋管換熱器與周圍巖土傳熱模型的理論解析解。（2）將無約束優(yōu)化算法中的fminsearch函數(shù)和遺傳算法應(yīng)用到反算巖土熱物性參數(shù)的過程中，并著重對遺傳算法反算巖土熱物

3、性參數(shù)的實現(xiàn)做了詳細說明。（3）以陜西某工廠職工宿舍的現(xiàn)場熱響應(yīng)測試為例，利用無約束優(yōu)化算法中的fminsearch函數(shù)和遺傳算法不僅實現(xiàn)了對巖土導(dǎo)熱系數(shù)和巖土容積比熱的雙參數(shù)估計，而且還實現(xiàn)了對巖土導(dǎo)熱系數(shù)、巖土容積比熱和回填材料導(dǎo)熱系數(shù)的三參數(shù)估計，并利用斜率法對參數(shù)估計法反算出的結(jié)果做了驗證。（4）對測試中容易出現(xiàn)測量誤差的埋管深度、巖土初始溫度、回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)和鉆孔內(nèi)地埋管中心距離做了敏感度分析。（5）利用MATLAB軟件中