土壤源熱泵U型地埋管換熱器溫度場數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、土壤源熱泵是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)冷熱源形式，它作為一種可再生能源技術在我國有廣闊的發(fā)展前景。但是，土壤源熱泵運行效果取決于地埋管換熱器的傳熱性能，而周圍土壤溫度場的變化對換熱器的傳熱性能有很大影響。從理論研究和工程實際來看，地下水滲流對土壤源熱泵的運行有很大的影響。因此，有必要研究地下水滲流對周圍土壤的影響規(guī)律，提高地埋管換熱器設計的準確性。
　　本文以線熱源理論為基礎，簡要介紹了無限長線熱源模型、有限長線熱源模型和移動無限

2、長線熱源模型和其土壤過余溫度場解析解表達式，并采用MATLAB軟件分別求解了各模型的解析解表達式，得到了鉆孔周圍土壤的過余溫度分布，通過對比分析了基于不同模型的解析解的差別，同時分析不同滲流速度對土壤過余溫度分布的影響。發(fā)現(xiàn)地下水滲流的存在，會使土壤過余溫度場向地下水滲流方向發(fā)生偏移，縮短土壤過余溫度場達到穩(wěn)態(tài)的時間。
　　很多學者在對地埋管式土壤源熱泵進行模擬的時候，為了簡化模型大多忽略了地下水滲流這個影響因素。而本文將土壤視為

3、飽和多孔介質(zhì)，考慮了滲流的影響，建立了U型埋管換熱器耦合傳熱模型，采用前處理建模軟件GAMBIT建立物理模型，然后利用Fluent模擬地埋管與土壤的換熱過程及周圍土壤溫度場。
　　實驗方面，利用地埋管換熱器模擬實驗臺，對地埋管換熱器的傳熱特性進行了實驗研究。通過對比有滲流作用和無滲流作用下熱響應試驗，獲得了一批有價值的實驗數(shù)據(jù)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，地下水滲流會大大增加巖土熱響應試驗得到的巖土導熱系數(shù)值，同時會增加地埋管換熱器與土壤換熱量