土壤源热泵地埋管换热器传热机制研究

分析了土壤源热泵地埋管换热器与土壤的传热机制,建立了导热机制与渗流传热机制下的地埋管传热模型。在导热与渗流传热机制下,模拟了制冷工况下4×4排列群井的温度分布,提出了群井布置的优化方法。

第2 8卷

第1 2期

煤气与热力 GAS& HEA T

Vo J 8 No 1 l2 . 2 De . 2 08 c o

20 0 8年 1 2月

土壤源热泵地埋管换热器传热机制研究 於仲义，胡平放袁旭东 , (.中科技大学建筑环境与设备工程系，湖北武汉 4 07 2武汉市建筑设计院， 1华 304;. 湖北武汉 4 0 4 3 1)

摘

要：分析了土壤源热泵地埋管换热器与土壤的传热机制， 建立了导热机制与渗流传热机

制下的地埋管传热模型。在导热与渗流传热机制下，拟了制冷工况下 4×模 4排列群井的温度分 布，出了群井布置的优化方法。提

关键词：土壤源热泵；土壤特性；地埋管换热器；传热机制；群井；渗流 中图分类号：T 9 5 U 9文献标识码：A 文章编号：10 4 1 (08 1 0 0 O 00— 4 6 20 )2— A 7一 5

S ud n He tTr n f r M e ha im fBure t y o a a se c n s o id Tub e t eH a

Ex h n e o o n o r e He tP m p c a g r f r Gr u d S u c a u YU h n - i Z o g y, HU n—a g, YUAN Pi g f n Xu— o g d n Ab t a t sr c: T e h a a s rme h n s b t e n t e b r d t b e t x h n e o r u d s u c h e tt n f c a i r e m e w e h u i u e h a c a g r rg o n o r e e e f h a u n es i i a a y e .T e h a t n frmo eso e b r d t b n e eh a o d ci n e tp mp a d t ol s n lz d h e t r se d l f h u i u e u d rt e t n u t h a t e h c o me h n s a d t e if t t n h a r n fr me h n s a e e tb i e .Un e h b v n in d t o c a im n h n i r i e tt se c a im r sa l h d la o a s d rt e a o e me t e w o me ha ims,t e tmpe au editi u i n o × 4 mu t— r h l sa r y u e erg r t n c

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1概述 土壤源热泵采用了埋设在土壤中的地埋管换热器，直 u形地埋管换热器由于占地面积小、护竖维

改变土壤的初始温度，地埋管周围土壤温度不仅随土壤空间延伸变化，随时问的延续变化。因此，还地埋管换热器在土壤中的传热过程是典型的非稳态传热过程。与通常的两种流体之间传热不同，在传热过程中，传热发生在地埋管内传热介质与周围土壤之间，土壤作为蓄能体，用储存在土壤中的地热将利 能满足空调系统的需求。因此，壤特性对地埋管土换热器利用地热能程度产生极大的影响，一步影进响着土壤源热泵的运行。

费用低，成为主流地埋管形式。 地埋管换热器设计不当，抵消土壤源热泵的将 优势。地埋管换热器设计方法通常基于纯导热的线热源或柱热源的理论解¨ ae和 Fra采用国 0。C n J ogs

际地源热泵协会 (G H A推荐的方法，地埋管 IS P )对的长度进行了研究，结果表明地埋管的设计长度超过实际需要的 1%~ 3, 0 3%这足以使土壤源热泵丧失经济优势。为避免以上情况的发生，需要设就

2地埋管换热器的传热机制 土壤是一种含水多孔介质，其传热和传质比较 复杂。在土壤中的高温区，含水量较低；在低温区，

计人员充分认识地埋管换热器传热机制，借助较精确的数值计算模型对地埋管换热器进行优化设计。 地埋管换热器在土壤中的吸热或放热过程都将

含水量较高。在冬季，地埋管周围的温度降低，水分向该区域迁移，可强化地

埋管换热器与土壤的传热

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