地源热泵桩基埋管换热器传热研究

发布时间：2020-09-15 18:41

　　 地源热泵系统是一种高效节能、绿色环保的新型空调系统。近年来,桩基埋管式地源热泵系统已经成为土壤源热泵系统新的发展趋势。首先,本论文建立了桩基埋管换热器及桩基埋管换热器群的传热模型,对传热模型及传热过程进行了简化假设,并确定了传热模型的初始条件及边界条件、明确了传热过程的数值模拟流程。其次,本论文针对桩基埋管换热器,模拟分析了其在夏季供冷工况及冬季供热工况下的传热过程。研究表明:在桩基埋管地源热泵系统连续运行1小时之后,整个桩基区域受到明显的热作用影响;在系统连续运行20小时之后,桩基埋管换热器单位延米放热量和单位延米取热量均趋于稳定;在系统连续运行一个月之后,夏季供冷工况下桩基埋管换热器单位延米放热量约99.83W/m,冬季供热工况下桩基埋管换热器单位延米取热量约87.26W/m;在本论文设计工况下,管内流速取0.60m/s左右为宜,在夏季供冷工况及冬季供热工况下,地埋管进水温度分别取308.0K、278.0K左右为宜,混凝土及土壤导热系数的增加对换热器传热性能的提升效果随着其导热系数值的增加而减弱。然后,本论文针对桩基埋管换热器群,模拟分析了其在四种条件下的传热过程。研究表明:当桩基埋管地源热泵系统运行一年后,在冷热负荷不平衡状态下,土壤平均温度升高0.42K;在冷热负荷平衡状态下,土壤平均温度降低0.16K;当系统运行十年后,在冷热负荷不平衡状态下,土壤平均温度升高2.96K,且随着系统运行周期的增加,土壤平均温度还将持续上升;在冷热负荷平衡状态下,土壤平均温度降低0.61K,之后在每个周期结束后,土壤平均温度的变化量趋于稳定;春、秋季恢复期对土壤温度的恢复具有显著的效果,冷热负荷平衡状态有利于系统长期安全有效地运行。最后,针对桩基埋管换热器,对其在夏季供冷工况下的传热过程进行了试验研究,并对比分析了试验数据与模拟结果,在三组试验方案中,管内流速分别取0.60m/s、0.60m/s、0.30m/s,进水温度分别取308.0K、313.0K、308.0K。研究表明:在三种试验方案中,各项参数最大相对误差为7.73%,试验结果可信;试验数据与模拟数据的最大平均差值百分比为7.34%,试验数据与模拟结果良好吻合。本论文的研究成果对桩基埋管换热器的实际应用具有指导意义。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

图 1-1 竖直埋管换热器形式式单 U 型；b. 钻孔式双 U 型；c. 钻孔式三 U 型；d. 钻孔式小直径螺旋e. 钻孔式大直径螺旋盘管；f. 立柱状；g. 蜘蛛状；h. 套管式；i. 桩基式直埋管式土壤源热泵系统，根据埋设深度的不同，可分为浅埋（

桩基埋管换热器传热模型示意图

桩基埋管换热器传热模型网格划分示意图

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本文编号：2819324