熱滲耦合作用下地下管群換熱特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化進程的加快，傳統(tǒng)化石能源消耗增長迅速，在所有行業(yè)的能耗中，我國建筑能耗的總量逐年上升，目前已占總能耗的27.45％。土壤源熱泵能通過土壤蓄能，實現(xiàn)冬夏季冷/熱量的轉(zhuǎn)移利用，具有高效節(jié)能的特點。土壤源熱泵的關(guān)鍵技術(shù)在于地下埋管的傳熱特性以及熱泵機組性能的匹配。地埋管換熱器管群換熱性能直接影響了系統(tǒng)的運行可靠性、節(jié)能性和經(jīng)濟性。目前對于管群換熱的研究大都未考慮地下水的熱濕遷移帶來的影響，僅有的研究也大多基于定工況的分析，研究結(jié)果對

2、指導(dǎo)工程設(shè)計與系統(tǒng)優(yōu)化運行的指導(dǎo)性較差。針對該問題，本文重點研究地下水滲流效果及動態(tài)負荷換熱特性對地下管群換熱的影響，本文研究主要從以下幾個方面展開:
　　首先，對地下管群換熱器中的傳熱過程進行分析，包括管內(nèi)流體與土壤的換熱，管內(nèi)流體和管壁的導(dǎo)熱和對流換熱、管壁和井內(nèi)回填材料的導(dǎo)熱、回填材料內(nèi)部的導(dǎo)熱、井壁和土壤的導(dǎo)熱。在此基礎(chǔ)上分析了在地下水滲流對地下管群換熱的影響，進而建立了考慮地下水滲流的管群換熱數(shù)學(xué)物理模型，利用數(shù)值方法進

3、行相應(yīng)的網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置，選取文獻中的實驗數(shù)據(jù)，驗證和修正所建模型。
　　其次，利用驗證的管群換熱模型，在定溫的工況下研究主要影響因素（包括土壤熱物性、回填材料、埋管進口水溫、管內(nèi)流體流速和管群排列方式等）對管群換熱特性的影響。并在此基礎(chǔ)上運用FLUENT軟件中的擴展程序UDF，將建筑動態(tài)負荷特性與地下管群換熱系統(tǒng)進行鏈接，并分析在動態(tài)負荷下，不考慮地下水滲流效果時地下管群換熱特性。隨后，考察冷熱負荷不均對埋管換熱器土壤溫度