樁基地埋管傳熱特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、樁基螺旋埋管換熱器作為地源熱泵系統(tǒng)一種新的地下埋管換熱類型，它不僅具有傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且還大大緩解了土壤源熱泵系統(tǒng)由于鉆孔多而造成的初投資過(guò)高、占地面積較大等問(wèn)題。所以，掌握樁基螺旋埋管換熱器的換熱性能，得到土壤源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)就具有重要意義。
　　到目前為止，樁基螺旋埋管的換熱性能以及設(shè)計(jì)參數(shù)還十分缺少。而作為能夠較直觀的反映土壤的熱物性和埋管的換熱性能的地下埋管換熱器周圍土壤溫度場(chǎng)的研究主要還是集中在理論階段

2、，沒(méi)有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且對(duì)樁基地埋管熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)土壤溫度場(chǎng)的模擬不是很多，這就使得研究成果的應(yīng)用在一定程度上受到了限制。在此背景下，本文建立樁基螺旋埋管換熱器的三維數(shù)值分析模型，并驗(yàn)證了模型的正確性。分析了在不同的進(jìn)口溫度、不同的進(jìn)口流速，不同的土壤熱物性、不同的樁基混凝土熱物性、不同的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間邊界條件下，對(duì)螺旋型管熱作用半徑影響的探究。運(yùn)行一個(gè)月后，310K的進(jìn)口溫度作用下的熱作用半徑為2.05 m；同樣地，運(yùn)行一個(gè)月后，1.

3、2m/s的進(jìn)口流速作用下的熱作用半徑為2.3m。運(yùn)行十個(gè)小時(shí)后，對(duì)于土壤熱擴(kuò)散率較大的熱作用半徑為1.36m，而土壤熱擴(kuò)散率較小的熱作用半徑為1m；同樣地對(duì)于熱擴(kuò)散率較大的混凝土熱作用半徑為1.52m，而混凝土熱擴(kuò)散率較小的為1.14m，得出進(jìn)口溫度和進(jìn)口流速對(duì)樁基地埋管的換熱性能影響較小，而土壤熱物性和混凝土熱物性對(duì)樁基地埋管的換熱性能影響較大。進(jìn)口流速一般可以控制在0.3m/s~0.7m/s之間。樁基地埋管更適合在土壤熱擴(kuò)散率更大的