土壤熱泵垂直U型埋管換熱器傳熱分析.pdf

1、目前,建筑能耗占全年總能耗的比重越來越大，大約為每年能耗的30﹪，土壤源熱泵系統(tǒng)由于其環(huán)保、節(jié)能及運(yùn)行效率高等特點(diǎn)得到了各國(guó)廣泛地研究和應(yīng)用。在我國(guó)的部分地區(qū)，冬冷夏熱是一種主要的氣候形式，該地區(qū)全年供冷暖天數(shù)超過200天，武漢地區(qū)是屬于典型的冬冷夏熱地區(qū)。大量的能量消耗使人們?cè)絹碓街匾曔@一地區(qū)的節(jié)能發(fā)展。而且該地區(qū)惡劣的氣候和建筑熱環(huán)境，也強(qiáng)烈要求有一種節(jié)能、清潔、環(huán)保的冷熱源利用方式來解決這里的供熱制冷問題。因此，土壤源熱泵就其系統(tǒng)

2、特點(diǎn)來說，很適合冬冷夏熱地區(qū)的氣候特征和節(jié)能要求,本課題在參考前人研究的基礎(chǔ)上主要作了以下工作：對(duì)土壤源熱泵系統(tǒng)常用的幾種埋管方式進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，確定目前用得最廣泛的U型垂直埋管換熱器為本課題的研究對(duì)象，而U型換熱器一個(gè)很突出的問題就是其兩管間的熱干擾現(xiàn)象，本課題就是研究這一問題。首先介紹了幾種典型的解決土壤內(nèi)部溫度分布的數(shù)學(xué)模型，例如線熱源、圓柱形熱源、U型埋管換熱器等數(shù)學(xué)模型。對(duì)比了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。接著介紹了有限元基本原理，

3、有限元分析軟的基本信息，闡述有限元分析軟件ANSYS的基本功能及其熱分析的基本過程。而后通過建立物理模型，對(duì)U型埋管換熱器兩管間的熱干擾因素進(jìn)行了分析。主要分析了均勻介質(zhì)和非均勻介質(zhì)兩種條件下U型埋管換熱器的熱干擾影響因素。在均勻介質(zhì)條件下，分析了U型換熱器兩管間距、土壤介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、熱源溫度、最遠(yuǎn)邊界溫等因素對(duì)U型換熱器熱干擾的影響。非均勻介質(zhì)中主要分析了回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)及井徑對(duì)熱干擾的影響。可為武漢地區(qū)實(shí)際利用土壤源熱泵系統(tǒng)提供