復(fù)合管材地埋管換熱器設(shè)計及土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行模擬.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，人們生活水平不斷提高，建筑能耗不斷攀升，建筑節(jié)能受到了社會各界的重視。土壤源熱泵技術(shù)也因其諸多優(yōu)點(diǎn)在建筑節(jié)能領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段由于地埋管換熱器性能的限制，土壤源熱泵系統(tǒng)的所需鉆孔數(shù)仍較多，初投資仍相對較高。改善地埋管換熱器的性能，降低土壤源熱泵系統(tǒng)的初投資，對推動土壤源熱泵技術(shù)在建筑節(jié)能中的發(fā)展具有重要意義。
　　本文采用《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中相應(yīng)方法，計算了常規(guī)PE管地埋管的換熱熱阻。根據(jù)計

2、算結(jié)果，提出采用金屬管材外加PE防腐層的復(fù)合管材替代常規(guī)PE管的復(fù)合管材地埋管換熱器方案，并對復(fù)合管材地埋管換熱器熱阻進(jìn)行了計算。在此基礎(chǔ)上，通過FLUENT數(shù)值模擬比較了不同地質(zhì)條件下、采用不同回填材料及極端地質(zhì)工況下，常規(guī)PE管地埋管換熱器和復(fù)合管材地埋管換熱器換熱性能差異。隨后針對通過增大回填管數(shù)改善地埋管換熱器換熱性能的方案進(jìn)行了簡要探討。最后通過TRNSYS系統(tǒng)模擬，比較了在某近零能耗建筑中應(yīng)用復(fù)合管材及常規(guī)管材地埋管換熱器所

3、引起的地埋管鉆孔配置差異及熱泵系統(tǒng)性能差異。
　　熱阻計算結(jié)果表明，復(fù)合管材地埋管換熱器相對常規(guī)PE管地埋管換熱器換熱熱阻減小18％以上。FLUENT數(shù)值模擬結(jié)果表明，在不同地質(zhì)條件下、采用不同回填材料時，復(fù)合管材地埋管換熱器相對PE管換熱器換熱性能提升都在10%以上；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件極好和極差時，復(fù)合管材地埋管換熱器相對PE管換熱器性能提升分別為16.8%和7.6%。對于增大換熱器面積的方案，F(xiàn)LUENT數(shù)值模擬結(jié)果表明，相對采用單U

4、管地埋管換熱器，采用4U管地埋管換熱器可提升換熱性能34%以上。TRNSYS系統(tǒng)模擬結(jié)果表明，采用復(fù)合管材地埋管換熱器的系統(tǒng)相對常規(guī)PE管地埋管換熱器的系統(tǒng)，在系統(tǒng)性能相差不大的情況下，鉆孔數(shù)量可以從68下降到57，系統(tǒng)初投資可節(jié)省22400元。
　　相對常規(guī)PE管地埋管換熱器，本文所提出的復(fù)合管材地埋管換熱器可以顯著改善其換熱性能，因此可以大幅減少所需鉆孔數(shù)目從而降低土壤源熱泵系統(tǒng)的初投資，進(jìn)一步推動土壤源熱泵系統(tǒng)在建筑節(jié)能中的