地熱換熱器傳熱模型和設計計算的進一步研究.pdf

1、目前，國家正在全力建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的社會，節(jié)能減排成為一項重要的舉措，地源熱泵這種環(huán)保節(jié)能的新型空調系統得到了國家的大力扶持。地埋管地源熱泵系統在中國的大規(guī)模推廣應用受到三個因素的制約，即初投資較高、地埋管的占地面積以及系統全年冷熱負荷不平衡的問題。本文就針對初投資較高提出了兩項措施，一是在適當的條件下采用水平螺旋埋管換熱器代替豎直埋管換熱器，二是在“地熱之星”計算軟件的基礎上進一步優(yōu)化地熱換熱器的設計計算方法。
　　

2、 首先，提出了適合工程設計計算的水平螺旋埋管換熱器的傳熱模型。該模型以無限大介質中的一維非穩(wěn)態(tài)傳熱為基礎，同時考慮水平埋管密度的影響以及長期平均負荷和短期脈沖負荷的不同作用。根據該傳熱模型編寫應用軟件，使用者輸入參數即可計算所需要的埋管容量。在此基礎上討論了主要的設計參數，如單位面積埋管量和土壤的熱物性對水平螺旋埋管換熱器的影響。結合一工程實例，計算了在一定的埋管布置形式下埋管的設計容量，并針對所需要的占地面積、埋管長度、系統的初投資情

3、況和豎直埋管換熱器進行了比較。
　　 其次，改進“地熱之星”計算軟件中對多鉆孔換熱器的設計計算方法，提高設計和模擬計算的準確性。原有的方法采用最不利鉆孔的溫升作為整個換熱器的溫升來計算，對于大型的地埋管換熱器可能造成較大的偏差。本文提出了采用代表性鉆孔代替最不利鉆孔來進行設計計算；提出均方差系數的概念，討論分析了多個鉆孔換熱器各個鉆孔之間的不平衡性；計算了最不利鉆孔的溫升與換熱器平均溫升的相對差值，闡明了尋找代表性鉆孔的必要性。

4、通過計算多種不同矩陣型布置的地埋管換熱器中各個鉆孔的溫升，找到最有代表性鉆孔的位置，并總結出一定的規(guī)律，以推廣應用于其他更一般的情況。
　　 最后，分析討論了地下水滲流對地埋管換熱器傳熱的影響。當地下水流向與鉆孔矩陣布置不平行時，通過實現鉆孔區(qū)域溫度場疊加，繪制了已知埋管布置形式在一定流向下的等溫線族，并將其做成隨時間變化的動畫。然后，主要討論了滲流流向、滲流流速、鉆孔間距、鉆孔的排列形式對換熱器平均溫升和鉆孔不平衡性的影響。同