巖土體分層結(jié)構(gòu)對(duì)單U管換熱器周?chē)鷾囟葓?chǎng)恢復(fù)的影響研究.pdf

1、與傳統(tǒng)供熱制冷系統(tǒng)相比，地源熱泵系統(tǒng)在節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等方面有著顯著優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)以至全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。然而受氣候特征及建筑物負(fù)荷特點(diǎn)的影響，地源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)大部分地區(qū)應(yīng)用時(shí)，存在著冷熱負(fù)荷不平衡的問(wèn)題，地源熱泵的間歇運(yùn)行可以減輕負(fù)荷不平衡導(dǎo)致的巖土體溫度場(chǎng)劇烈變化。
　　本文通過(guò)寒冷地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)實(shí)際工程搭建的地溫測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)地埋管周?chē)膸r土體溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析地埋管換熱井與測(cè)試井之間巖土體溫度場(chǎng)在恢復(fù)期內(nèi)

2、的變化差異，得出了巖土溫度場(chǎng)的恢復(fù)特性規(guī)律。利用FLUENT軟件根據(jù)實(shí)際巖土體溫度恢復(fù)情況建立了考慮地?zé)岷蛶r土體分層構(gòu)造影響的模型，著重研究了巖土體軸向分層和徑向分層對(duì)巖土體溫度恢復(fù)的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可知，地埋管周?chē)鷰r土體溫度的恢復(fù)受巖土體軸向分層影響較大，在地源系統(tǒng)的恢復(fù)期初期，位于增溫帶的巖土溫度場(chǎng)主要受地?zé)崮苡绊?，自下而上傳熱進(jìn)行恢復(fù)，受太陽(yáng)輻射等氣象條件的影響較小;而位于變溫帶的巖土溫度的恢復(fù)則同時(shí)受地?zé)崮芎吞?yáng)輻射的影響。地埋

3、管周?chē)鷰r土體溫度恢復(fù)主要是在恢復(fù)期前期和中期完成，在恢復(fù)期進(jìn)行的10天各層地溫恢復(fù)率為82％-94％，基本達(dá)到穩(wěn)定溫度，但和巖土體原始溫度還有差距。全年間歇運(yùn)行后，各層巖土體溫度總體而言高于原始溫度，平均相差0.47℃。
　　本文將巖土體分層模型和不分層模型進(jìn)行對(duì)比，從模擬結(jié)果可知，巖土體軸向各層巖土體熱物性不同，使得各層巖土體溫度恢復(fù)速率不同，溫度恢復(fù)速率從高到低排序依次為:強(qiáng)風(fēng)化砂巖層、卵石層、中風(fēng)化砂巖層、濕陷性黃土層、黃土

4、層（粉土），濕陷性黃土層、黃土層（粉土）比較容易出現(xiàn)熱堆積。巖土體分層模型和不分層模型得到的巖土體溫度分布情況不相同，分層模型的最終溫度分布和實(shí)際溫度分布一致，采用不分層模型的最終溫度分布和實(shí)際溫度分布相差較多，其分布在恢復(fù)過(guò)程中不變，各層溫度略高于實(shí)測(cè)值。巖土體徑向分層主要是由于人為選擇回填材料的熱物性與周?chē)鷰r土體不同導(dǎo)致的，本文選取四種不同導(dǎo)熱系數(shù)的回填材料進(jìn)行模擬，分析其對(duì)巖土體溫度恢復(fù)的影響，研究可知隨著恢復(fù)時(shí)間的增加，回填材料