土壤—空氣換熱系統(tǒng)性能及能量指標的數(shù)值模擬分析研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國的建筑能耗也在逐年增加，其中為保障建筑舒適性的供熱、制冷能耗占據(jù)建筑能耗的主要部分。建筑能耗的來源主要依靠化石燃料的燃燒，會增加溫室氣體的排放以及造成環(huán)境的破壞；而加大自然能源的使用，如太陽能、風能、生物能以及地熱能等，能夠在降低能耗的同時減少對環(huán)境的破壞。地表淺層土壤是一個天然的冷熱源，在夏季可以作為冷源為建筑提供冷量，在冬季可以作為熱源為建筑提供所需熱量，具有巨大的利用價值。土壤-空氣換熱系統(tǒng)是一種利用淺

2、層土壤的蓄熱蓄冷能力來獲取能量滿足建筑制冷供熱需求的有效被動式節(jié)能方式。本課題以理想換熱模型為基礎對換熱器的性能進行了綜合分析，在此基礎上建立更為復雜精準的土壤空氣三維耦合換熱模型，對換熱系統(tǒng)應用于長沙地區(qū)的全年能量收益進行了預測。
　　本文首先介紹了土壤-空氣換熱系統(tǒng)的基本工作原理，同時對影響系統(tǒng)運行性能的管徑、流速、管長、埋深、空氣相對濕度以及土壤熱物理性質等相關參數(shù)進行了簡單的分析。在此基礎上建立了土壤-空氣換熱系統(tǒng)物理模型

3、以及數(shù)學模型，并對模型的初始條件以及邊界條件進行了定義。
　　然后，以印度Bisoniya的研究為基礎，建立不考慮土壤溫度場的理想換熱器模型，分析了換熱器管徑、管長以及流速對換熱效率的影響。發(fā)現(xiàn)在一定管徑和流速下，換熱器管道長度具有一定的閾值，并綜合分析了不同管徑和流速下的推薦管長。同時，采用三維土壤空氣耦合模型分析了系統(tǒng)運行對土壤溫度場的影響，提出了全天六小時運行停運兩小時的間歇性運行策略。
　　最后，以典型的夏熱冬冷長沙