基于双u型地埋管的岩土热响应试验数据处理分析研究

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1、万方数据万方数据西安建筑科技大学硕士学位论文基于双U型地埋管的岩土热响应试验数据处理分析研究专专专专业业业业：：：：建筑与土木工程硕硕硕硕士士士士生生生生：：：：朱红梅指导老师：赵蕾教授薛遵义高工摘要土壤源热泵系统可利用浅层地热能服务于建筑空调系统，以高效节能的优点近年来在国内外广受关注。地埋管换热器是整个系统中最重要的部分，其中循环介质与土壤的换热情况直接关系到地源热泵系统运行的性能，而且地埋管的尺寸也决定着系统的初投资和运行费用的高低。为保证埋管换热器的设计与建筑负荷较好的匹配，就需要获得工程当地土壤准确的热物性参数和单位延米换热量。结合实际工程，论文首先利用专业的岩土热响应测试仪

2、，在四川省绵阳市某工程实地进行了单U钻孔和双U钻孔的现场热响应试验。对于试验数据的处理分析，现有的理论模型有很多种，对数据的处理方法也多种多样，但在《地源热泵系统工程技术规范》中却只介绍了一种适用于单U型埋管换热器的数据分析处理方法。而在实际工程中，双U型埋管换热器应用更加广泛，其模型的建立与推导的解析解表达式显然与规范中给出的单U型解析解不匹配。针对这个问题，结合试验测试数据，论文首先采用了工程中最常用基于线热源模型的斜率法和《地源热泵系统工程技术规范》中推荐的双参数估计法对测试数据进行分析处理，得到了岩土的导热系数、容积比热容和钻孔内的热阻等。其中，双参数估计法主要针对双U型埋管换

3、热系统，分别采用基于三种不同的钻孔内导热与钻孔外传热的耦合模型进行计算得到土壤物性参数，然后将计算结果带入到推导得出的解析解表达式中反推出埋管进出口平均温度，并与实测的进出口平均温度对比，以期找到双U型埋管换热系数的最佳数据处理分析方法。同时利用三种模型的计算程序分别在不同工况下进行计算，分析了不同的测试时间、U型管支管间距、不同的回填料和钻孔直径对数据处理结果的影响。指出测试最初10个小时数据因含有不稳定性因素而导致显著波动，舍去有利于提高分析结果的准确性。最后，采用数值仿真方法对埋管换热器换热性能展开研究，将利用上述三种万方数据西安建筑科技大学硕士学位论文模型计算得出的土壤物性参数

4、输入到所建立的三维数值仿真模型（与实际大小相同）中，对不同工况下埋管在土壤中散热的过程进行了动态模拟，研究了不同的钻井深度、进口水温、水流速度以及不同的回填料的情况下，对地埋管换热性能的影响，并结合埋管周围土壤截面的温度分布分析了埋管在土壤中的传热特性。结论对地源热泵工程设计具有指导意义。关键词：岩土热响应试验双U型埋管数据分析模型岩土热物性埋管换热性能课题来源：：：江苏省住建厅科技计划项目：项目编号：：：2012JH15万方数据西安建筑科技大学硕士学位论文StudyontheinsituSoilThermalResponseTestDataProcessingMethodsofdou

5、bleU-tubeBHESpecialty:ArchitecturalandCivilEngineeringDegreeCandidate:ZHUHongmeiSupervisor:Prof.ZHAOLeiSeniorEngineer,XUEZunyiABSTRACTGroundsourceheatpumpsmakeuseofgeothermalenergyinshallowsoiltoservetheairconditioningsystemofbuildings,thistechnologyiswidelyconceredathomeandabroadbecauseofenergy

6、-saving.Heatingexchangeofgroundheatexchangeristhemostimportantaspectofground-sourceheatpumpsystem,thesizeandheattransferperformanceofgroundheatexchangerdirectlyaffecttheinitialcostanditsperformance.Toensuretheheatexchangerdesignandbulidingloadsbettermatch,theaccuratethermalconductivityofrock-soi

7、lmustbeobtaind.Combinedwithpracticalengineering,agroundthermalresponsetestofsingleU-pipeanddoubleU-pipeisdoneatthecityofMianYaninSiChuanProvince.Fortheprocessingandanalysisofexperimentaldata,therearemanytheoreticalmodelsandd