不同地理管排列方式下地埋管群內土壤溫度場研究.pdf

1、地源熱泵技術在我國夏熱冬冷地區(qū)使用普遍。地埋管換熱器是地源熱泵系統中的重要部件,也是地源熱泵技術的核心研究內容。本文選用地埋管換熱器的有限長線熱源模型為基礎,利用疊加原理導出了地埋管管群鉆孔外土壤變熱流傳熱數學模型。利用數學工具MATLAB對模型的解析解進行高精度計算,可模擬出不同熱泵運行時間、不同地埋管換熱熱流下地埋管管群區(qū)域內任意點的土壤溫升。在搭建地埋管管群換熱器實驗臺后,對地埋管管群內各種特征點的溫度變化進行了實驗研究,并驗證了

2、模型的正確性。最后利用模型模擬分析了某實際工程案例中地埋管管群區(qū)域內土壤的溫度場。對地埋管管群的換熱進行實驗研究后結果表明,在地埋管管群內,在地埋管放熱期,越靠近地埋管的土壤升溫響應時間越短;越靠近管群區(qū)域中心的土壤相同時間內的溫升幅度越大;在地埋管停止放熱后,管群區(qū)域內的所有土壤都會延遲升溫一段時間,在延遲升溫期內,越靠近地埋管單元的對稱中心,延遲的時間越長;越靠近管群的區(qū)域中心,延遲升溫的幅度越高;延遲升溫結束后,土壤進入溫度恢復期

3、,溫度下降的速率基本相同,所以相同恢復時間后的土壤過余溫度由延遲升溫期結束時的過余溫度決定。利用建立的數學模型對實際工程案例進行模擬,結果表明:在GB 50366-2005中建議的3.0m~6.0m的鉆孔間距范圍內,若地埋管的連續(xù)放熱時間不超過一個月,由于較短的放熱時間不會引起鉆孔壁附近過高的溫升,建議在標準范圍內選擇較小的管距(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)放熱時間超過一個月,由于引起鉆孔附近的溫升較高