土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算

能源桩

第33卷第2期2014年3月

1003-0344（2014）02-048-5文章编号：

建筑热能通风空调

BuildingEnergy&EnvironmentVol.33No.2Mar.2014.48~52

土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算

张娇健

宝钢建筑系统集成有限公司

摘要：土壤源热泵具有清洁、节能、高效的特点，能够有效缓解如今的环境危机和能源危机，而桩基埋管技术能

节约土地和施工费用，近年来得到广泛应用。总结了桩基埋管换热器传热模型的研究进展；利用有限长和无限长线圈热源模型分析了桩基螺旋埋管换热器的传热性能，对比两种模型计算结果的差异；利用有限长线圈热源模型，对某工程的土壤源热泵桩基埋管换热器进行了设计计算。关键词：土壤源热泵桩基埋管传热模型设计

Heat Transfer Analysis and Design Calculation for

Energy Piles of Ground-Source Heat Pump

ZHANGJiao-jian

BaosteelConstructionSystemIntegrationCo.Ltd.

Abstract:Soilsourceheatpumphasclean,energy-savingandefficientcharacteristics,soitcandecreasetheenvironmentalcrisisandenergycrisis.Thetypeofenergypileshasbeenusedwidelybecauseitcansavelandandconstructioncosts.Itsummarizestheresearchprogressofheattransfermodelforexchangerofenergypiles,usesfiniteandinfinitecoilheatsourcemodeltoanalyzetheheattransferperformanceofenergypiles,andcontrastthedifferencesoftwomodelcalculationresults.Finallyenergypilesofsoilsourceheatpumparedesignedandcalculatedinaprojectbythemethodoffinitecoilheatsourcemodel.

Keywords:soilsourceheatpump,energypiles,heattransfermodel,designcalculation

而随着生当前国内面临巨大的环境和能源危机，活水平的提高，迅速上涨的建筑能耗又加剧了此类危机。土壤源热泵是解决建筑能耗和环境等诸多问题的最有效的方法之一，其利用地球浅层地热资源，可实现制冷、采暖和供应生活热水的功能，并以高效、环保、节能等诸多优势在建筑领域得到了迅速推广。桩基埋管是在建筑物建造时将热泵系统的换热器直接放置于建筑物混凝土桩基中，使其与建筑结构相结合，可以省却钻孔工序，节约施工费用，更能有效地利用建筑物的地下面积，不占用地面。桩基埋管换热器的类型包括单U型、双U型、W型、并联双U型、并联三U型和螺旋形等，目前已在欧美、日本以及中国得到了实际运用

[1~4]

1桩基埋管换热器传热模型的研究进展

桩基埋管换热器的传热模型，主要包括线热源模

型、空心圆柱热源模型、实心圆柱热源模型、线圈热源模型以及螺旋线热源模型等，每种传热模型又分为无限长热源和有限长热源模型，以地面z=0处为对称轴，假设对称位置有大小相等但方向相反的虚拟热源，通过温度场的叠加可以得到垂直方向上的传热情况，即为有限长热源模型。不同传热模型的物理模型如图1~3所示。其中线热源模型和空心圆柱热源模型适用于简单的单U型或双U型埋管型式，实心圆柱热源模型则适用于大部分类型的埋管型式（包括螺旋埋管），而线圈热源模型和螺旋线热源模型则是针对螺旋埋

。

收稿日期：2013-2-22

作者简介：张娇健（1979~），女，本科，工程师；上海市长宁区定西路1116号3楼（200050）；E-mail:25925995@qq.com

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