234 地下水滲流對地源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱的影響

1、st????地下水滲流對地源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱的影響武漢市建筑設(shè)計(jì)院華中科技大學(xué)胡磊華中科技大學(xué)胡平放雷飛孫啟明摘要本文建立了一種考慮地下水滲流的地下埋管三維傳熱模型，并利用模型在Matlab環(huán)境下模擬了在有無滲流情況下以及改變地下水滲流速度時(shí)，埋管出水溫度的變化以及埋管周圍溫度分布的變化，說明地下水滲流有利于埋管換熱，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是應(yīng)該考慮的因素；介紹了一種可以借助所建模型通過“可獲得的參數(shù)”－埋管出水溫度推導(dǎo)“要獲得的參數(shù)”－土壤

2、綜合導(dǎo)熱系數(shù)的方法，該方法考慮地下水滲流因素，可數(shù)值求解綜合導(dǎo)熱系數(shù)，結(jié)果可用于指導(dǎo)實(shí)際工程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞地下埋管換熱器Matlab程序地下水滲流土壤綜合導(dǎo)熱系數(shù)0引言地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種可以用于夏季制冷、冬季供熱的節(jié)能新型空調(diào)系統(tǒng)，近十年來由于政府的大力推廣，它的應(yīng)用越來越廣泛，大量工程開始采用這種空調(diào)系統(tǒng)。同時(shí)，關(guān)于地源熱泵系統(tǒng)的研究工作也在逐步展開，如何使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為合理，運(yùn)行更為高效，成為研究者關(guān)注的最重要的問題。本文就將針對影

3、響地源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱器換熱的一個(gè)因素——地下水滲流因素以及影響土壤導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果的各種因素包括測試時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的選取、土壤比熱容假定、土壤初始溫度的測定等進(jìn)行分析，以期通過對這些因素的分析，得出一些有價(jià)值的規(guī)律和結(jié)論，從而優(yōu)化實(shí)際的工程設(shè)計(jì)。1考慮地下水滲流影響的地下埋管三維傳熱模型1.1熱滲耦合傳熱的能量控制方程對于多孔介質(zhì)土壤，考慮地下水滲流的熱滲耦合傳熱能量控制方程已經(jīng)由前人推導(dǎo)得出了，孔隙率為?，單相流體非等溫滲流的能

4、量方程為[1]：2()ststspftqutatc??????????A(1)而且，()()(1)()ptpfpsccc????????(1)tfs????????(1)ttsqqq?????()()ptpfcc????()ttpfac???.其中，下標(biāo)f表示液相參數(shù)；下標(biāo)s表示固相參數(shù)；下標(biāo)t表示兩相綜合參數(shù)；?表示密度；pc表示比熱容；q表示源項(xiàng)能量；?表示熱容比；a表示熱擴(kuò)散率；代表控制體內(nèi)能量變化項(xiàng)；sut?A代表地下水滲流能量

5、變化項(xiàng)；2tsat?代表圖3真實(shí)滲流圖4滲流模型2考慮地下水滲流影響的U型埋管三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬2.1考慮地下水滲流的U型埋管三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬為了分析有滲流情況下土壤溫度的分布情況，給定地下水的相關(guān)參數(shù)：地下水沿單向流動(dòng)，流速為150ma，在18m以下為地下水滲流區(qū)域，通過程序模擬計(jì)算，對比有無滲流情況下土壤溫度的分布區(qū)別，其他參數(shù)如表1。表1鉆井相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目密度kgm3導(dǎo)熱系數(shù)Wmk比熱容Jkg℃井口直徑mm井深m埋管內(nèi)外徑mm導(dǎo)溫