严寒地区土壤源热泵u型垂直埋管换热器换热性能及影响因素研究

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1、硕士学位论文严寒地区土壤源热泵型垂直埋管换热器换热性能及影响因素研究张美玉哈尔滨商业大学年月学校代码：学号：学位论文严寒地区土壤源热泵型垂直埋管换热器换热性能及影响因素研究张美玉指导教师姓名：李晓燕哈尔滨商业大学申请学位级别：硕士学科专业：动力工程论文提交曰期：年月论文答辩日期：年月日授予学位单位：哈尔滨商业大学授予学位曰期：年月日UniversityCode：：哈尔滨商业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在

2、文中指出，并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公幵发表的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文文责自负。学位论文作者签名：签字日期：阵《月初日哈尔滨商业大学硕士学位论文版权使用授权书本论文系作者本人在哈尔滨商业大学攻读硕士学位期间，在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研宄成果归哈尔滨商业大学所有，本论文的研究内容不得以其他单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨商业大学关于保留、使用学位论文的规定，同意学校保留、送交本论文

3、的复印件，允许本论文被查阅和借阅；学校可以公布本论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：签字日期：年卻日导师签名：；签字日期：年月？日摘要摘要随着社会各方面的发展，人类对能源的需求也随之增大，能源对发展的制约和对环境的影响也逐渐显露出来，今时今日化石能源渐渐无法满足社会对于绿色能源的需要。土壤源热泵作为一种具有清洁环保、无污染、可再生的特点的绿色空调系统，符合我国能源与环境的可持续发展大方向，是当前解决

4、能源问题的研究热点。本文以土壤源热泵地埋管换热器为研宄对象，基于实际应用对土壤源热泵垂直埋管换热器建立了几何模型和数学模型，并使用软件对建立的模型进行模拟分析和数值计算。其次，运用该模型对地埋管换热器的热短路几种可能的影响因素进行了模拟运算和理论分析。接着，针对热短路问题对换热器效率造成的不利影响，提出了在形地埋管换热器出水支管敷设保温层的优化方案。优化土壤源热泵单型地埋管换热器以高效的利用地热能是本文的主要研宄目的，主要如下几方面开展工作：本文详细阐述了土壤源热泵垂直单形埋管换热器的研宄背景、研宄意义和国

5、内外发展现状，明确了优化土壤源热泵换热效率的重要性，并把地埋管换热器换热效率的影响因素结合热短路问题进行分析。埋管深度，回填材料，流体流速都是影响地埋管换热器效率重要因素。埋管深度越深，流体与周围土壤进行热交换的时间越久，出水温度越高。流体流速越大，流体与周围土壤进行热交换就越不充分，出水温度越低。回填材料导热系数越大，换热器出水温度越高，换热效率越大。模拟不同情况下的换热器运行，详细分析了几种单一变化因素对热短路问题的影响效果。埋管深度的越深，热短路现象越明显。流速较低时，热短路对换热器效率的影响效果更为

6、明显。回填材料导热系数越大，单位井深换热量越大，但热短路现象也更加明显。不同浓度的乙二醇防冻液对于热短路现象的影响并不大，基于经济性考虑，应当在满足防冻要求的前提下尽量选择乙二醇浓度较低的防冻液。同时对不同入水流速对于土壤温度分布的影响也进行了分析。对地埋管换热器出水支管保温与不保温的两种情况进行了对比，得出增设保温层对换热器的换热效率是有利的。对不同长度、厚度、材料的保温层分别进行了模拟，综合考虑施工、经济性、对换热效率的提高能力进行分析，评价敷设不同尺寸、材料保温戻的对换热效率的影响效果。哈尔滨商业大学

7、硕士学位论文从经济、节能和环保等方面综合考虑，分析了一系列评价土壤源热泵系统的方向，建立土壤源热泵系统研究考虑方向，并对未来的研宄方向进行了展望。节能性通过季节系统能效比、能源利用系数来评价。经济性通过计算初投资、运营费用、静态（动态）投资回收年限进行评价。环保效益通过温室气体、烟尘减排量两方面进行评价。针对严寒地区某别墅供暖（冷）的案例设计了地源热泵系统和传统空调系统两套方案，并将两方案是经济性进行了分析和对比。本文用数值模拟方法对热短路问题、影响地埋管换热器换热效率和土壤温度分布的几种因素、以降低热干扰

8、影响为目的对地埋管换热器出水管合理增设保温层的尺寸、材料几方面进行深入研宄。课题的研宄结论对在严寒地区土壤源热泵的技术改良、工程应用和设计等方面提供数据与意见，本文的研宄成果将为在严寒地区土壤源热泵的推广使用提供参考。关键词土壤源热泵；型埋管；换热器效率；热短路；保温层；AbstractAbstractWiththedevelopmentofsociety,humandemandforenergyalsoincr