地源热泵地下垂直埋管换热器的换热研究

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1、学校代号10532学号S12011108分类号密级硕士学位论文地源热泵地下垂直埋管换热器的换热研究学位申请人姓名杜亚星培养单位土木工程学院导师姓名及职称张泉教授学科专业供热、供燃气、通风及空调工程研究方向可再生能源利用论文提交日期2015年5月27日学校代号：10532学号：S12011108密级：湖南大学硕士学位论文地源热泵地下垂直埋管换热器的换热研究学位申请人姓名：杜亚星导师姓名及职称：张泉教授培养单位：土木工程学院专业名称：供热、供燃气、通风及空调工程论文提交日期：2015年5月27日论文答辩日期：2015年5月30日答辩委员会主席：陈友明Studieson

2、theheattransferofverticalu-tubegroundheatexchangers(VGHEs)byDUYaxingB.E.(ChongqingJiaotongUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinHeating,Ventilation&Air-ConditioningEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervis

3、orProfessorZHANGQuanMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。￣丢名＞作者签名：：＿日期：杉／年＾月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子

4、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可レッ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密因＾＂＂请在上相应方框内打Ｖ（）＾主＇。６作者签名：如曰期：年月曰导师签名；日期：年月〇日６／地源热泵地下垂直埋管换热器的换热研究摘要现如今，能源短缺已成为社会的首要问题之一，地源热泵以其优越的节能环保的特性得到了越来越多的应用。因此，对于地源热泵的性能研究也是人们首要关心的问题之一。而地下换热器是地源热泵

5、换热的重要部件，直接影响到地源热泵整个系统的运行性能。由此，本文主要从三个不同的角度对地源热泵地下换热器的换热性能进行研究。换热热阻直接影响到地源热泵地下换热器的换热性能，因此本文利用地源热泵单U地埋管二维换热模型，以钻孔内的换热热阻为目标函数，以回填材料导热系数、两埋管间距及管内水流速等参数为优化变量，利用遗传算法，对各参数同时变化时进行了目标函数优化，并分析了各参数对热阻性能影响。研究得出在钻孔孔径和埋管管径组合一定的情况下，当回填材料导热系数、两埋管间距及管内流体流速均为最大值时，钻孔内换热热阻达到最优。用单U、双U地埋管地源热泵准三维换热模型，以能效系数及

6、效率为评价指标，通过Matlab自编程序，计算出流体出口温度，并利用流体进口温度、流体质量流量、埋管深度等分析了这些影响参数对单U及双U埋管换热器的换热性能的影响。研究得出双U地埋管换热器的能效系数及效率均高于单U地埋管换热器。利用FLUENT数值模拟软件建立起一个二维有限体积的模型，瞬态模拟了单U埋管换热器管壁不同时刻的温度响应。单U埋管换热器的两个支管的温度响应由地埋侧的传热平衡方程进行求得，并通过FLUENT中的UDF编写程序得以实现。研究得出当使用下降管与上升管换热量所占的比例分别为60%与40%时来分析地下换热时更接近实际情况。不同的连续运行时间对地

7、温的恢复有着不同的影响，连续运行的时间越长，地温恢复到原始温度所需要的时间也就越长。关键词:地源热泵;换热热阻;单U地埋管;遗传算法;双U地埋管II硕士学位论文AbstractEnergyshortagehasbecomethemainconcernformankindnowadays.Thusduetotheextraordinaryadvantageofenergysavingandeco-friendly,theGroundSourceHeatPump(GSHP)hasgainedmoreandmoreattention.Thus,thestudyforth

8、eoper