基于雙U型地埋管的巖土熱響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)處理分析研究.pdf

1、土壤源熱泵系統(tǒng)可利用淺層地?zé)崮芊?wù)于建筑空調(diào)系統(tǒng),以高效節(jié)能的優(yōu)點近年來在國內(nèi)外廣受關(guān)注。地埋管換熱器是整個系統(tǒng)中最重要的部分,其中循環(huán)介質(zhì)與土壤的換熱情況直接關(guān)系到地源熱泵系統(tǒng)運行的性能,而且地埋管的尺寸也決定著系統(tǒng)的初投資和運行費用的高低。
　　為保證埋管換熱器的設(shè)計與建筑負荷較好的匹配,就需要獲得工程當(dāng)?shù)赝寥罍蚀_的熱物性參數(shù)和單位延米換熱量。結(jié)合實際工程,論文首先利用專業(yè)的巖土熱響應(yīng)測試儀,在四川省綿陽市某工程實地進行了單U

2、鉆孔和雙U鉆孔的現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗。對于試驗數(shù)據(jù)的處理分析,現(xiàn)有的理論模型有很多種,對數(shù)據(jù)的處理方法也多種多樣,但在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中卻只介紹了一種適用于單U型埋管換熱器的數(shù)據(jù)分析處理方法。而在實際工程中,雙U型埋管換熱器應(yīng)用更加廣泛,其模型的建立與推導(dǎo)的解析解表達式顯然與規(guī)范中給出的單U型解析解不匹配。針對這個問題,結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù),論文首先采用了工程中最常用基于線熱源模型的斜率法和《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中推薦的雙參數(shù)估

3、計法對測試數(shù)據(jù)進行分析處理,得到了巖土的導(dǎo)熱系數(shù)、容積比熱容和鉆孔內(nèi)的熱阻等。其中,雙參數(shù)估計法主要針對雙U型埋管換熱系統(tǒng),分別采用基于三種不同的鉆孔內(nèi)導(dǎo)熱與鉆孔外傳熱的耦合模型進行計算得到土壤物性參數(shù),然后將計算結(jié)果帶入到推導(dǎo)得出的解析解表達式中反推出埋管進出口平均溫度,并與實測的進出口平均溫度對比,以期找到雙U型埋管換熱系數(shù)的最佳數(shù)據(jù)處理分析方法。同時利用三種模型的計算程序分別在不同工況下進行計算,分析了不同的測試時間、U型管支管間

4、距、不同的回填料和鉆孔直徑對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響。指出測試最初10個小時數(shù)據(jù)因含有不穩(wěn)定性因素而導(dǎo)致顯著波動,舍去有利于提高分析結(jié)果的準確性。
　　最后,采用數(shù)值仿真方法對埋管換熱器換熱性能展開研究,將利用上述三種模型計算得出的土壤物性參數(shù)輸入到所建立的三維數(shù)值仿真模型(與實際大小相同)中,對不同工況下埋管在土壤中散熱的過程進行了動態(tài)模擬,研究了不同的鉆井深度、進口水溫、水流速度以及不同的回填料的情況下,對地埋管換熱性能的影響,并結(jié)