路面下水平地埋管热响应试验与数值模拟研究

发布时间：2021-08-30 18:34

　　近年来,水平式地埋管换热器尤其是路面下水平式地埋管换热器逐步受到国内外学者关注。路面下水平式地埋管换热器利用道路路基施工便利进行安装,可有效节约地埋管换热器前期安装中的钻孔或开挖沟槽费用,且公路作为城镇基础设施,仅中国每年新增公路里程就达100 000 km以上,因此该方案应用潜力较大。为了探究路面下水平地埋管换热器的热扩散半径以及气温对其换热能力的影响,本文采用Geo Cube热响应试验测试仪,对路面下埋深0.5 m的水平串联式地埋管换热器进行了两次加热功率分别为4 k W和6 k W的现场常规热响应试验,并基于4 k W热响应试验参数利用COMSOL软件建立了路面下水平串联式地埋管换热器3D数值模型。研究结果表明:气温波动对路面下地埋管换热器换热能力有显著不利影响。在热响应试验中,该影响会随着加热功率的增大而减小。路面下水平串联式地埋管换热器热扩散半径确定为小于0.75 m,建议地埋管安装间距大于1.5 m以防止热干扰。所建数值模型模拟精度良好,可用于路面下水平串联式地埋管换热器换热过程模拟。 

【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

地埋管回路平面图

在进行热响应试验前需对地埋管回路进行冲洗、水压试验和无负荷循环试验。冲洗及水压试验目的是清理地埋管回路内杂质，排出气泡，并检查地埋管是否有渗漏情况。本次冲洗及水压试验首先利用冲洗机对地埋管回路进行冲洗，持续约2ih，完成冲洗后利用手压泵对地埋管回路进行水压试验。试验中发现西侧地埋管回路无法稳压，判断该地埋管回路有渗漏点，而东侧地埋管回路(图2红框内)试验结果符合国际地源热泵协会(IGSHPA)要求的管路无泄漏标准。无负荷循环试验是利用热响应试验测试仪采用无负荷循环法向地埋管回路内注满水并循环运行24ih，通过出水口水温传感器测得地埋管埋深0.5im土壤初始温度，进行4ik W热响应试验的土壤平均初始温度为11.74i℃，6ik W热响应试验的土壤平均初始温度为13.59i℃，两次土壤初始温度差异较大是因为深度0.5im土壤温度受气温变化影响较大，不同日期分别进行的两次热响应试验气温不一致，导致场地内深度0.5im土壤温度不同。图3 Geo Cube热响应试验测试仪工作原理图

Geo Cube热响应试验测试仪工作原理图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3373292