地源热泵冬季工况土壤温度特性研究

《地源热泵冬季工况土壤温度特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、3动态模拟结果及分析本文主要是对运行在冬季工况下的土壤源热泵系统进行动态模拟仿真。仿真模拟的时间段为11月20日至次年3月23日。其中设定地埋管侧水泵与热泵机组一样运行时间为7：00—17：00。该建筑所需的室外管井数目为80El，每口井深100nl，采用DN25的PE管(单U)，钻孔孔径为150into，每口井定水流速为0．33m／s。考虑到地源热泵连续运行，经过为期一年的模拟可以得知，在第一年的冬季开始时，绝热边界条件下模型的初始温度为21．6℃。在地埋管的模拟过程中，时间步长选定为15min。在定义边界条件时，通过定义进口的速度与温度参数；若监测到当前步长的速度

2、为0．00001m／s时，则读取出口面的温度值然后直接赋予进口。在模型中按到中心的距离共设置如下12个监测点：Pl(0．0m)，m(o．05m)，P3(0．1m)，P4(0．25m)，P5(0．5m)，P6(0．75m)，P7(1．0m)，P8(1．25m)，P9(1．5m)，PIO(1．75m)，P11(2．Om)，P12(2．2m)，并对每个监测点的温度值进行实时监测。3．1供热期间的土壤温度场分析根据以上的计算模型，在绝热边界条件下对间歇运行的地源热泵系统供热期间的土壤温度场进行模拟计算和分析，可得到土壤温度的分布。图6为模拟计算时间1月21日00：15时的土壤

3、温度分布。在绝热边界下的整个土壤温度场均受到影响。离地埋管较近的区域温度下降越快，远端相对下降较慢，整个土壤的温度分布比较均匀。从远端到中心，温度梯度逐渐增大，土壤远端与中心的温差为0．65℃，远端土壤温度维持在21．4℃，中心土壤温度则降至20．75℃。这是由于绝热边界下的土壤没有外界的热量补充，随着热负荷的不断增大，地埋管的取热量逐渐增多，整个土壤的热量从远端向中心传递，进而土壤整体温度逐渐下降。12个监测点在绝热边界条件下的温度监测结果如图7～8所示。糕∥霉瓠睡◆294．5294爹293．5冀293292．5292图6地下35m处地埋管水平面温度分布叵霹霉霹工日

4、期互=《图7供热期间各监测点温度变化+出口温度--．e--P1(0．0m1+P2(O．05m)—hP3(O．1m1—pPa(O25m1—．_PS(O5m1294．65294．6294．55参294-5越294·45赠294．4294．35294．3294．25——-_●。～-—__～●～＼—-一P6(0．75m1+P7f1．0m1—．-P8(I．25m1—hP9(1．5m1—pPIOfl．75m1+P11f2．0m1+P12(2．2m1基三哥云：=：11期图8供热期间各监测点温度变化由图7—8可以看出，由中心向远端各点的温度变化范围越来越小，温度波存在衰减与延迟。由于

5、边界条件为绝热，在边界面上土壤没有热量补充进来，因此随着地埋管不断从地下取热，热量从远端向中心传递，各个点温度就会有不同程度的下降。远端温度在1月23日时已下降至21．4℃，中心监测点温度则在19．85℃附近变化，在机组运行时不断下降，停机时则缓慢恢复。而远端监测点的温度则始终下降，并且下降幅度明显大于常壁温条件下。而实际情况也与绝热边界更加吻合。3．2停机期间地下土壤温度场分析机组停机后，土壤温度开始逐渐恢复并趋于相对稳定。对绝热边界条件下的土壤温度恢复情况进行模拟分析，得到土壤温度恢复变化如图9一10所示。圈9停机6天水平截面温度分布围lO停机10天水平截面温度分

6、布从图9—10可以看出在经过10天恢复，绝热边界条件下的远端与中心土壤温度差从停机前的0．65℃到停机4天后的0．2℃再到停机10天的0．05℃。热量由远端向中心传递，土壤温差越来越小。相对于等壁温边界，绝热边界条件下的远端温度在不断下降，整体土壤温度较低。经过足够长时间恢复后，整个区域的土壤温度会趋于一个稳定值。各个监测点在绝热边界条件下停机后的温度变化如图11一13所示。囊匿戛--P3(O．Im)蠹"90-．邕辫，2934y⋯⋯⋯⋯⋯一一一P4fo25。l璃‘：I⋯一群Hj爱：、2932『⋯⋯⋯⋯⋯一一-P6(P5(00．755mⅫl2”+”『⋯⋯⋯。⋯⋯一一--

7、：[：1”．'}}1,罂1$1：1。日期t：l觑图11停机期间客监测点温度变化圈12停机期间各监测点温度变由图11～12绝热边界下各个监测点停机期间温度变化情况可以看出，P1一P3点温度在停机后迅速上升，P4～fy7点温度则先下降后上升，P8一P12点温度则一直下降，在(下转第24页)能指标对比见表5。表4目前使用过UHPC的一些桥梁跨度开始使用国家桥名结构构件(m)的年份Tah啪1220()4箱形梁Akakura352004箱形梁HotisakiRiver162005工字形梁Et本TorisakiRiver452006导梁ToyatoGym2820