地?zé)釗Q熱器傳熱模型和設(shè)計(jì)計(jì)算的進(jìn)一步研究.pdf

1、目前，國(guó)家正在全力建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的社會(huì)，節(jié)能減排成為一項(xiàng)重要的舉措，地源熱泵這種環(huán)保節(jié)能的新型空調(diào)系統(tǒng)得到了國(guó)家的大力扶持。地埋管地源熱泵系統(tǒng)在中國(guó)的大規(guī)模推廣應(yīng)用受到三個(gè)因素的制約，即初投資較高、地埋管的占地面積以及系統(tǒng)全年冷熱負(fù)荷不平衡的問(wèn)題。本文就針對(duì)初投資較高提出了兩項(xiàng)措施，一是在適當(dāng)?shù)臈l件下采用水平螺旋埋管換熱器代替豎直埋管換熱器，二是在“地?zé)嶂恰庇?jì)算軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
　　

2、 首先，提出了適合工程設(shè)計(jì)計(jì)算的水平螺旋埋管換熱器的傳熱模型。該模型以無(wú)限大介質(zhì)中的一維非穩(wěn)態(tài)傳熱為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮水平埋管密度的影響以及長(zhǎng)期平均負(fù)荷和短期脈沖負(fù)荷的不同作用。根據(jù)該傳熱模型編寫(xiě)應(yīng)用軟件，使用者輸入?yún)?shù)即可計(jì)算所需要的埋管容量。在此基礎(chǔ)上討論了主要的設(shè)計(jì)參數(shù)，如單位面積埋管量和土壤的熱物性對(duì)水平螺旋埋管換熱器的影響。結(jié)合一工程實(shí)例，計(jì)算了在一定的埋管布置形式下埋管的設(shè)計(jì)容量，并針對(duì)所需要的占地面積、埋管長(zhǎng)度、系統(tǒng)的初投資情

3、況和豎直埋管換熱器進(jìn)行了比較。
　　 其次，改進(jìn)“地?zé)嶂恰庇?jì)算軟件中對(duì)多鉆孔換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，提高設(shè)計(jì)和模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性。原有的方法采用最不利鉆孔的溫升作為整個(gè)換熱器的溫升來(lái)計(jì)算，對(duì)于大型的地埋管換熱器可能造成較大的偏差。本文提出了采用代表性鉆孔代替最不利鉆孔來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；提出均方差系數(shù)的概念，討論分析了多個(gè)鉆孔換熱器各個(gè)鉆孔之間的不平衡性；計(jì)算了最不利鉆孔的溫升與換熱器平均溫升的相對(duì)差值，闡明了尋找代表性鉆孔的必要性。

4、通過(guò)計(jì)算多種不同矩陣型布置的地埋管換熱器中各個(gè)鉆孔的溫升，找到最有代表性鉆孔的位置，并總結(jié)出一定的規(guī)律，以推廣應(yīng)用于其他更一般的情況。
　　 最后，分析討論了地下水滲流對(duì)地埋管換熱器傳熱的影響。當(dāng)?shù)叵滤飨蚺c鉆孔矩陣布置不平行時(shí)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)鉆孔區(qū)域溫度場(chǎng)疊加，繪制了已知埋管布置形式在一定流向下的等溫線族，并將其做成隨時(shí)間變化的動(dòng)畫(huà)。然后，主要討論了滲流流向、滲流流速、鉆孔間距、鉆孔的排列形式對(duì)換熱器平均溫升和鉆孔不平衡性的影響。同