地源熱泵單、雙U地埋管換熱性能與經(jīng)濟(jì)性的比較分析.pdf

1、土壤源熱泵系統(tǒng)是利用淺層地?zé)崮軄砉┡蛘咧评涞目照{(diào)系統(tǒng)，具有節(jié)能、環(huán)保、高效的優(yōu)點(diǎn)。對于土壤源熱泵來說，地埋管的設(shè)計與施工是其技術(shù)要點(diǎn)。單U與雙U形地埋管是目前應(yīng)用最廣泛的兩種埋管形式，在實(shí)際項目中選擇使用何種換熱器也是地源熱泵項目需要解決的問題。本文從換熱性能以及經(jīng)濟(jì)性能兩個方面分別對單、雙U形地埋管進(jìn)行研究，通過對比分析得出結(jié)論。
　　首先，通過項目現(xiàn)場的熱響應(yīng)測試工作，獲得了項目地點(diǎn)土壤的相關(guān)熱物性參數(shù)。根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算得出

2、，不論是在夏季工況還是在冬季工況下，雙U地埋管測試井單位延米的換熱量都要比單U埋管高。
　　然后，利用Gambit軟件建立與實(shí)際尺寸相當(dāng)?shù)哪Ｐ?，利用Fluent軟件對影響換熱的流體進(jìn)口流速、進(jìn)口流量、進(jìn)口水溫幾種因素分別取適當(dāng)?shù)臄?shù)值運(yùn)行模擬，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。經(jīng)計算得:(1)在選取的速度點(diǎn)上，隨速度增大，單U埋管的換熱量先增大后減小，而雙U埋管持續(xù)增大，增大速率先快后慢。而且，雙U埋管的井深換熱量一直比單U埋管大。在運(yùn)行1天時，最小差

3、值為3.5％，最大差值為16.3％;在運(yùn)行20天時:最小差值為5.4％，最大差值為30.5％。(2)在選取的流量范圍內(nèi)，隨流量增大，單U埋管的換熱量先增大后減小，而雙U埋管持續(xù)增大，增大速率先快后慢。當(dāng)流量小于2000L/h時單、雙U埋管在運(yùn)行1天和20天時差值都小于2％，之后差值逐漸增大。(3)當(dāng)入口水溫由303K升至308K時，兩種形式埋管的換熱量都有顯著的提高。在進(jìn)水溫度為303K時，雙U埋管的換熱量比單U埋管大4.5％;在進(jìn)水溫

4、度為308K時，雙U埋管的換熱量比單U埋管大5.4％。綜上，雙U埋管換熱能力要強(qiáng)于單U形埋管。
　　最后，選取進(jìn)水速度為0.8m/s、進(jìn)水溫度為308K、運(yùn)行時間為20天的工況對單、雙U兩種形式的埋管的運(yùn)行情況進(jìn)行溫度場的研究。此處定義溫度變化0.1K處離鉆井中心的距離為熱作用半徑。得到單U埋管的熱擴(kuò)散半徑為2.8m，雙U埋管的熱擴(kuò)散半徑為2.82m。引入“考慮熱擴(kuò)散半徑的單位井深換熱量投資成本A”，A=C口q×πr2，計算可以得