不同地理管排列方式下地埋管群內(nèi)土壤溫度場(chǎng)研究.pdf

1、地源熱泵技術(shù)在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)使用普遍。地埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)中的重要部件,也是地源熱泵技術(shù)的核心研究?jī)?nèi)容。本文選用地埋管換熱器的有限長(zhǎng)線(xiàn)熱源模型為基礎(chǔ),利用疊加原理導(dǎo)出了地埋管管群鉆孔外土壤變熱流傳熱數(shù)學(xué)模型。利用數(shù)學(xué)工具M(jìn)ATLAB對(duì)模型的解析解進(jìn)行高精度計(jì)算,可模擬出不同熱泵運(yùn)行時(shí)間、不同地埋管換熱熱流下地埋管管群區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)的土壤溫升。在搭建地埋管管群換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)后,對(duì)地埋管管群內(nèi)各種特征點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并驗(yàn)證了

2、模型的正確性。最后利用模型模擬分析了某實(shí)際工程案例中地埋管管群區(qū)域內(nèi)土壤的溫度場(chǎng)。對(duì)地埋管管群的換熱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究后結(jié)果表明,在地埋管管群內(nèi),在地埋管放熱期,越靠近地埋管的土壤升溫響應(yīng)時(shí)間越短;越靠近管群區(qū)域中心的土壤相同時(shí)間內(nèi)的溫升幅度越大;在地埋管停止放熱后,管群區(qū)域內(nèi)的所有土壤都會(huì)延遲升溫一段時(shí)間,在延遲升溫期內(nèi),越靠近地埋管單元的對(duì)稱(chēng)中心,延遲的時(shí)間越長(zhǎng);越靠近管群的區(qū)域中心,延遲升溫的幅度越高;延遲升溫結(jié)束后,土壤進(jìn)入溫度恢復(fù)期

3、,溫度下降的速率基本相同,所以相同恢復(fù)時(shí)間后的土壤過(guò)余溫度由延遲升溫期結(jié)束時(shí)的過(guò)余溫度決定。利用建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)際工程案例進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:在GB 50366-2005中建議的3.0m~6.0m的鉆孔間距范圍內(nèi),若地埋管的連續(xù)放熱時(shí)間不超過(guò)一個(gè)月,由于較短的放熱時(shí)間不會(huì)引起鉆孔壁附近過(guò)高的溫升,建議在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)選擇較小的管距(3.0m可接受),這樣更能充分利用土壤的熱容量;若地埋管的連續(xù)放熱時(shí)間超過(guò)一個(gè)月,由于引起鉆孔附近的溫升較高