豎直埋管換熱器傳熱計算方法研究.pdf

1、地源熱泵作為一種節(jié)能、環(huán)保和高效的空調(diào)系統(tǒng),在民居建筑和商業(yè)建筑中應(yīng)用越來越廣泛。地埋管換熱器的傳熱分析研究是地源熱泵技術(shù)的核心和應(yīng)用基礎(chǔ)。本文主要對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的豎直埋管的傳熱機理進行了研究,確定豎直埋管準(zhǔn)確的傳熱模型,并在此基礎(chǔ)上建立豎直埋管換熱器設(shè)計和模擬計算方法。
　　 在分析現(xiàn)有傳熱模型的基礎(chǔ)上,本文由鉆孔壁將豎直埋管換熱器傳熱模型分為兩部分:鉆孔外的傳熱模型和鉆孔內(nèi)的傳熱模型,并求得傳熱過程的解析解。主要結(jié)論有

2、:
　　 1.得出有限長線熱源模型瞬態(tài)溫度響應(yīng)的新解析解,并得到鉆孔壁代表溫度平均溫度的一維積分解析式。該解析式可以直接應(yīng)用于工程設(shè)計中,從而避免了采用中點溫度為鉆孔壁代表溫度所造成的地埋管換熱器長度設(shè)計偏大的問題。
　　 2.提出不同的流體平均溫度分析鉆孔內(nèi)熱阻。在鉆孔內(nèi)準(zhǔn)三維傳熱模型基礎(chǔ)上,對單U型埋管,采用對數(shù)流體平均溫度計算鉆孔內(nèi)熱阻；對并聯(lián)布置雙U型埋管,采用幾何流體平均溫度計算鉆孔內(nèi)熱阻。這種計算方法可以避免

3、由算術(shù)平均溫度計算鉆孔內(nèi)熱阻造成的誤差。
　　 3.在上述理論研究成果的基礎(chǔ)上,建立準(zhǔn)確的地埋管換熱器的設(shè)計和模擬計算方法。通過疊加脈沖熱流溫度響應(yīng)得到流體溫度響應(yīng)新方程,并在此基礎(chǔ)上確立快速的逐時計算方法——部分負(fù)荷計算方法。應(yīng)用該方法對豎直埋管換熱器進行逐時模擬計算,并與全負(fù)荷計算方法進行比較。結(jié)果表明,針對三種不同結(jié)構(gòu)鉆孔的1年和20年逐時模擬,最大誤差分別為1.8℃和2.4℃,該精度水平完全滿足地埋管換熱器的逐時模擬要求