地源熱泵樁埋U型管模型及現(xiàn)場(chǎng)熱物性測(cè)試研究.pdf

1、地埋管地源熱泵技術(shù)由于其節(jié)能減排及環(huán)保的特點(diǎn)目前在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，豎直埋管換熱器的形式應(yīng)用最多。雖然豎直埋管換熱器系統(tǒng)所需的鉆孔占地面積較少，特別是相對(duì)于水平埋管地源熱泵系統(tǒng)，節(jié)約了用地。但是還是需要額外占地，且高額的鉆井費(fèi)用及埋管施工費(fèi)用在一定程度上也制約了其推廣，特別是在寸土寸金的城市中心，成為了采用這一節(jié)能技術(shù)的瓶頸。因此，結(jié)合樁基的樁埋管地源熱泵系統(tǒng)正在逐步廣泛的應(yīng)用中。另一方面，在地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，巖土熱物性參數(shù)

2、作為一個(gè)設(shè)計(jì)中的重要的影響因素，其準(zhǔn)確性在一定程度上決定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性以及后期運(yùn)行的高效性。為了獲取準(zhǔn)確的熱物性參數(shù)，需要知道地埋管運(yùn)行過程中的傳熱機(jī)理及換熱的性能。因此需要能夠描述地埋管實(shí)際運(yùn)行及傳熱的模型，從而通過模擬及實(shí)際工程獲取準(zhǔn)確的前期數(shù)據(jù)，用于設(shè)計(jì)和系統(tǒng)預(yù)測(cè)。但是對(duì)于樁埋管地源熱泵系統(tǒng)還沒有統(tǒng)一的針對(duì)短期響應(yīng)時(shí)間內(nèi)的解析解模型，故在工程實(shí)際中得到準(zhǔn)確的巖土熱物性參數(shù)成為一個(gè)難題。
　　本文提出了一種適用于樁埋U型管

3、換熱器傳熱計(jì)算的新模型：復(fù)合圓柱源模型，并在MATLAB平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了模型的模擬計(jì)算。新建的復(fù)合圓柱源模型考慮了樁基內(nèi)熱容和樁基徑向尺寸較大的特性，可以在短期響應(yīng)內(nèi)較好的反映埋管換熱器的熱響應(yīng)特性，適用于徑向尺寸較大的樁埋管傳熱計(jì)算。用復(fù)合圓柱源模型與線熱源及圓柱源等經(jīng)典模型進(jìn)行了比較。同時(shí)為了驗(yàn)證復(fù)合圓柱源模型的可靠性，利用有限體積法在MATLAB平臺(tái)上，建立三維數(shù)值模型，與復(fù)合圓柱源模型進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明復(fù)合圓柱源模型有較好的準(zhǔn)確