地源热泵U型垂直埋管传热特性的研究.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．38，No．8，2010文章编号：1005—0329(2010)08—0066—07地源热泵U型垂直埋管传热特性的研究王洪利。田景瑞，马一太。董文超(1．河北理工大学，河北唐山063009；2．河北理工大学，河北唐山063009；3．天津大学，天津300072)摘要：基于ANSYS软件并结合唐山地区气象资料和土壤特性，建立了该地区地源热泵u型埋管非稳态温度场的数学模型并进行了性能分析。不同工况和埋管间距周围温度场的模拟结果表明，该地区最佳埋管间距约为4m，并确定了给定条件下的热作用半径及土壤特性与热平衡时间的关系。考虑到

2、土壤年净负荷或机组运行多年后净负荷均不平衡，分别对地源热泵机组全年和多年运行对土壤温度的影响进行了模拟。本文为地源热泵设计和施工提供了基础资料。关键词：地源热泵；U型埋管；温度场；热作用半径；土壤净负荷中图分类号：TK52文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．08．016StudyonHeat·-transferCharacterofGeothermalHeatPumpVerticalU-tubeGroundWANGHong．1i，TIANJing—rui，MAYi．tai，DONGWen—chao(1．Hebe

3、iPolytechnicUniversity，Tangshan063009，China；2．HebeiPolytechnicUniversity，Tangshan063009，China；3．TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：BasedonmeteorologicdataandsoilcharacteristicsofTanshanarea，theNon—steady—statetemperaturefieldmathe-maticalmodelofgeothermalheatpumpvertic

4、alU—tubegroundwereestablishedandthesystemperformancewerealsoemployed．TheresultsofdifferentworkconditionandU—tubegroundrangeintervalshowthattheoptimumtuberangeintervalisabout4m，atthesametime，thethermalperturbationradiusandtherelationshipbetweensoilpropertiesandthermalequilibriumtim

5、ewerealsofound．Takingintoaccountthenetloadimbalanceinthesoil，thesoiltemperatureaffectedbygeothermalheatpumpverticalU—tubegroundweresimulated．Somefundamentaldatawereobtainedforgeothermalheatpumpdesignandconstruction．Keywords：geothermalheatpump；U—tubeground；temperaturefield；thermalp

6、erturbationradius；soilnetloadeq——等价符号6——钻井r——半径，mr回填材料A——导热系数，W／(m·℃)s——土壤p——密度，kg／mnw、——冬季室内、外c——比热容，J／(kg·℃)、s——夏季室内、外r——时间，s、——月制热、月制冷q——面积负荷，w／m产一净得9——负荷，W／m——换热系数，W／(m·℃)1前言c——系数A——面积，m随着能源和环保问题日益严重，热泵供暖代下标替锅炉采暖具有广泛的应用前景。空气源热泵——月份受地域差异使用受到一定限制，土壤作为无限大收稿日期：2010—03—022010年第38卷第

7、8期流体机械67蓄热体，地源热泵可不受此限制，因而更具有发展C菇霉前景、。E、垂直埋管地源热泵比水平埋管热泵有较优性戮荽进：能，成为目前地源热泵技术研究的重点。U口蒜夏口：!型垂直埋管换热器对地源热泵性能有很大影响，：l●-S簸’●鬻而U型埋管换热性能受土壤导热特性、埋管间距_、和运行时间的影响。文献[9]对u型垂直埋管换●蠢嚣_热器管群问的热干扰的情况进行了研究，文献_●；薹’1[10]对u型垂直埋管换热器管群周围的土壤温__：_度进行了模拟，文献[11]对地源热泵埋管传热性__i棼：_能进行了理论分析与试验研究。1棼地源热泵垂直U型埋管间距、埋管周围土

8、壤温度场和土壤蓄积热负荷等因素对地埋管换热器性能影响很大。基于上述