基于土壤溫度恢復的太陽能集熱面積設計方法.pdf

1、在太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)中太陽能集熱器可以平衡土壤熱量，保證系統(tǒng)長期運行過程中土壤溫度能夠得到高效的恢復。該系統(tǒng)的集熱器面積設計目前有兩種方法：太陽能保證率法和熱平衡法。但太陽能保證率法的太陽能保證率難以獲取，而熱平衡法沒有考慮土壤溫度自然恢復在運行過程帶來的影響。針對現有設計方法的不足，本文提出考慮土壤溫恢復的集熱面積設計方法的思路。
　　土壤溫度恢復是一個很復雜物理過程，目前也沒有完整的理論能夠對其進行描述。根據土壤溫度恢復熱量

2、來源的不同，本文將土壤溫度恢復分為土壤補熱恢復和土壤自然恢復兩部分。并用土壤溫度恢復率這個指標來衡量在二者共同作用下土壤溫度恢復情況。如何描述土壤溫度恢復過程，如何計算土壤溫度恢復過程，如何考慮地下水滲流對土壤溫度恢復的影響，并將這些內容與集熱面積建立聯系，指導集熱面積的設計計算是本文主要研究內容。
　　本文首先從土壤溫度恢復與相關影響因素之間的關系入手，通過研究發(fā)現在鉆井數量、鉆井間距、土壤導熱率和累計熱/冷負荷比這些因素中鉆井

3、數量和累計熱/冷負荷比是主要影響因素，并且隨著鉆井數量和累計熱/冷負荷比的增加土壤溫度恢復率逐漸下降。
　　在此基礎上進一步研究鉆井深度和地下水滲流與土壤溫度恢復率關系，并尋求地下水滲流作用的計算方法。通過研究土壤溫度恢復率隨著單個鉆井深度的增加而增加，但是隨著鉆井總長度的增加，鉆井深度的影響作用越來越小。本文通過 Pe數建立綜合導熱系統(tǒng)給出了地下水滲流作用的近似計算方法。在本文研究Pe<15范圍內，滲流作用對土壤溫度恢復具有顯著

4、影響，滲流作用越強對土壤溫度恢復越有利。
　　在土壤溫度規(guī)律研究的基礎上本文對土壤溫度恢復率和各個影響因素之間的關系進行量化，以阜新地區(qū)為例建立土壤溫度恢復率與各個影響因素之間的數學計算模型，（此處公式省略）。并建立土壤溫度恢復與集熱面積的關系，利用土壤溫度恢復率給出了集熱面積計算方法，并給出集熱面積計算式（此處公式省略）。以阜新汽配城系統(tǒng)為例對比了熱平衡法和土壤溫度恢復率法計算結果和系統(tǒng)長期運行情況，發(fā)現與土壤溫度恢復率法計算結