土壤熱響應(yīng)測試儀的研制與垂直U型管埋地換熱器傳熱性能實驗研究.pdf

1、地源熱泵空調(diào)是有效利用可再生能源(地?zé)崮?的一種空調(diào)技術(shù),具有節(jié)能、環(huán)保等特點。隨著我國可持續(xù)發(fā)展方針的提出,建筑節(jié)能的呼喚聲越來越響,特別是北京2008年奧運會的申辦,地源熱泵空調(diào)已經(jīng)在我國掀起了建筑節(jié)能的新的浪潮。但目前對地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的核心部件--埋地換熱器的研究還不夠完善,特別是土壤熱物性的測試問題。這在很大程度上制約了地源熱泵的應(yīng)用與發(fā)展。
　　 土壤的熱物性參數(shù)直接影響到埋管的深度與長度,以及埋地換熱器的傳熱性能與

2、經(jīng)濟性能。本文以垂直U型管埋地換熱器為研究對象,重點做了以下幾個方面的工作:(1)、建立一種適合工程應(yīng)用、精度較高的垂直U型管埋地換熱器傳熱模型。(2)、在綜合分析國外土壤熱響應(yīng)測試儀的基礎(chǔ)上,根據(jù)熱響應(yīng)原理,利用集散型計算機控制技術(shù),研制一套以計算機數(shù)據(jù)采集和控制為核心的土壤熱響應(yīng)測試儀。并編寫了一套方便快捷的分析實驗數(shù)據(jù)、計算土壤導(dǎo)熱系數(shù)與埋管熱阻的軟件。(3)、在東華大學(xué)環(huán)境學(xué)院實驗室建立一套垂直U型管埋地換熱器傳熱性能實驗測試系

3、統(tǒng)。(4)、利用研制的土壤熱響應(yīng)測試儀對實驗室埋地換熱器進行傳熱性能實驗研究,并測試分析了江蘇某縣工程現(xiàn)場的三口試驗井的傳熱性能。希望通過以上內(nèi)容的研究,能對這種節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)技術(shù)在我國的推廣和普及做出一點貢獻。
　　 通過一系列的理論分析和實驗驗證,本文得出結(jié)論主要有:
　　 本文根據(jù)傳熱學(xué)理論與土壤熱物性特點,建立的垂直U型管埋地換熱器傳熱模型能夠方便快捷的計算出土壤的導(dǎo)熱系數(shù),通過實驗分析該模型精確度較高。研制的

4、土壤熱響應(yīng)測試儀的功能齊全、自動化程度較高。應(yīng)用表明:該儀器運行平穩(wěn),數(shù)據(jù)檢測精度滿足科研的要求。利用ASP.NET語言編寫的計算土壤導(dǎo)熱系數(shù)軟件,大大減輕了測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果計算的工作量。為科研與工程應(yīng)用提供了極大的方便。
　　 本文采用兩種方法測試土壤初始溫度場:不開啟水泵時,U型管壁上布置的薄膜熱電阻測得的溫度最低；開啟水泵時,薄膜熱電阻測得的溫度比前者高0.15℃～0.3℃；U型管進出口平均溫度比不開啟水泵的直接測試法高

5、0.5℃～3℃。埋孔深度在60m～100m之間,U型管內(nèi)循環(huán)水的流速在0.8m/s～1.2m/s之間,埋管的傳熱率較大、熱阻較小、U型管進出口溫差正好處在地源熱泵機組運行工況。‘而且并聯(lián)形式埋地換熱器傳熱性能優(yōu)于串聯(lián)形式。雖然雙U型管形式埋地換熱器增加了管材和管件的費用,但與單U型管形式的相比,能節(jié)省土地,更重要的是傳熱率提高了35％～45％。
　　 埋地換熱器傳熱性能實驗必須注意:本文在安裝好埋管后,讓試驗孔靜置一個星期,測試