大型土壤源熱泵地下溫度場(chǎng)變化特性的研究.pdf

1、土壤源熱泵是以土壤作為冷熱源，制冷工況向土壤散熱，制熱工況從土壤取熱，散熱取熱的不平衡會(huì)造成埋管區(qū)域地下土壤溫度的變化，影響整個(gè)熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能。地下熱不平衡問(wèn)題在很大程度上制約了土壤源熱泵的應(yīng)用。本文主要分析土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行期間鉆孔布置區(qū)域的地下溫度場(chǎng)情況。
　　本文以南京地區(qū)某一住宅建筑為研究對(duì)象，采用全能耗模擬軟件EnergyPlus對(duì)其進(jìn)行了全面的建模，得到其全年逐時(shí)負(fù)荷，地埋管側(cè)全年散熱量與取熱量的比值為2.78:1

2、，冷負(fù)荷占優(yōu)。
　　選用有限長(zhǎng)線熱源模型為鉆孔外傳熱模型，結(jié)合多負(fù)荷集合算法和空間疊加原理采用LabVIEW軟件編制鉆孔布置區(qū)域地下土壤溫度場(chǎng)模擬程序，導(dǎo)入EnergyPlus模擬得到的地埋管換熱器的單位井深換熱量，模擬分析了土壤源熱泵系統(tǒng)鉆孔布置區(qū)域土壤溫度場(chǎng)情況，主要包括：模擬分析了散熱取熱比2.78:1時(shí)順排布置形式下不同鉆孔布置形狀(方形14×14以及長(zhǎng)形7×28)以及不同的鉆孔間距(4m、5m、6m)對(duì)鉆孔布置區(qū)域土壤溫

3、度場(chǎng)的影響；對(duì)于實(shí)際工程的34×35布置的1190個(gè)鉆孔，分析了4種不同的散熱取熱比2.78:1、2:1、1.5:1、1:1下鉆孔布置區(qū)域土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行1年后土壤溫度場(chǎng)分布情況；進(jìn)一步分析了散熱取熱比為1:1時(shí)土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行5年、10年的土壤溫度場(chǎng)情況；考慮到嚴(yán)格控制散熱取熱比1:1的困難性，模擬分析了近似熱平衡狀態(tài)下(散熱取熱比1.2:1～0.8:1)土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行10年左右地下溫度場(chǎng)變化情況。
　　模擬結(jié)果顯示：方

4、形布置的鉆孔其鉆孔布置區(qū)域熱堆積現(xiàn)象更嚴(yán)重；鉆孔間距的增大，能夠明顯地緩解鉆孔布置區(qū)域的熱堆積現(xiàn)象，但土壤溫度的變化梯度隨著鉆孔間距的增大而減小了；不同散熱取熱比會(huì)影響鉆孔布置區(qū)域土壤溫度變化程度、土壤溫度場(chǎng)分布形狀以及土壤溫度最低值和最高值的出現(xiàn)區(qū)域；散熱取熱比為1:1時(shí)，土壤溫度變化范圍很小，在1℃以?xún)?nèi)，能夠保證土壤源熱泵系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行壽命期間的高效運(yùn)行；近似熱平衡狀態(tài)(散熱取熱比1.2:1～0.8:1)下，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后土壤溫