土壤源熱泵系統(tǒng)地下熱滲耦合傳熱特性的實驗研究.pdf

1、根據(jù)地下土壤溫度季節(jié)性變化不明顯的特性，土壤源熱泵系統(tǒng)與普通空氣源熱泵系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)勢，土壤源熱泵系統(tǒng)可以通過輸入少量電能，有效的利用低品位的淺層地?zé)崮転榻ㄖ锕峄蛑评洹Ｔ谕寥涝礋岜孟到y(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，地下埋管的換熱性能與系統(tǒng)能效水平息息相關(guān)，因而需要對地下埋管的傳熱特性有足夠了解。本文通過設(shè)計搭建土壤源熱泵系統(tǒng)微型實驗臺，實驗研究不同工況下土壤源熱泵系統(tǒng)的地下傳熱特性與系統(tǒng)能效特性。進而為土壤源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化運行提供理論

2、依據(jù)。
　　本文首先對土壤源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀進行歸納，并重點對土壤源熱泵系統(tǒng)的實驗研究進行分析總結(jié)。在此基礎(chǔ)上自行設(shè)計搭建土壤源熱泵系統(tǒng)微型實驗臺，來實驗研究地下的熱滲耦合傳熱特性。實驗臺的設(shè)計思路為，依據(jù)相似傳熱理論將大型土壤源熱泵系統(tǒng)縮小為與其相似的微型實驗系統(tǒng)。土壤箱中沿滲流上下游布置兩根U型埋管，滲流速度通過移動水箱位置差來調(diào)節(jié)。對熱泵機組、系統(tǒng)管路、循環(huán)水泵等主要設(shè)備部件進行詳細(xì)的設(shè)計與選型。對于土壤溫度、流

3、體溫度以及管壁溫度的測點布置形式進行詳細(xì)設(shè)計，溫度以及熱泵功率的測量采集與校正標(biāo)定均通過計算機一體化控制，并對實驗數(shù)據(jù)進行了誤差分析。
　　而后，運用設(shè)計搭建的微型實驗臺進行9組對比工況的實驗運行，得到不同運行工況下的不同位置土壤溫度、埋管進出口水溫、埋管外壁溫、埋管換熱率的變化。重點分析了三種因素（埋管入口水溫、埋管內(nèi)水流速度、滲流速度）對土壤源熱泵系統(tǒng)地下傳熱特性的影響。結(jié)果表明:冬季工況下，埋管入口水溫越低，或埋管內(nèi)水流速度

4、越大，以及滲流速度越大，均會使埋管換熱性能增強。但是滲流會導(dǎo)致上下游埋管之間出現(xiàn)熱干擾現(xiàn)象，下游埋管換熱率小于上游埋管換熱率。
　　最后，通過設(shè)計8組滲流與非滲流條件下熱泵機組連續(xù)與間歇運行的實驗工況，來實驗研究不同運行模式與不同滲流條件下的地下埋管傳熱特性與系統(tǒng)能效特性。結(jié)果表明:系統(tǒng)間歇運行對于土壤溫度恢復(fù)比較有利，進而避免了系統(tǒng)連續(xù)運行時埋管換熱率與熱泵COP逐漸減小的問題。同時發(fā)現(xiàn)，滲流速度較大時，由于熱泵機組制冷量有限，