论文部分内容阅读
土壤源热泵空调系统是以渐层地能作为低位热源,利用循环介质通过地埋管换热器与土壤进行冷热交换的热泵空调系统。地埋管换热器最为土壤源热泵空调系统的核心部分,其与土壤换热效率的高低将直接影响整个系统的运行效果,因此本文通过实验加模拟的方法研究各种因素对地埋管换热器与土壤换热的影响。本文在达西定律及相似定理的基础上,建立一个尺寸为3.5m×2.5m×1.2m的土壤换热实验槽(简称土壤槽),土壤槽内布置9组地埋管换热器,排列方式为阵列式排列,用于研究流体进口温度、进口流量、地下水渗流、间歇运行等因素对地埋管换热器影响。实验结果表明:流体进口温度与土壤温差越大,地埋管换热器与土壤换热效果越好;实验中,350L/min流量条件下埋管换热器与土壤的换热效果最好,存在一临界流量或临界流速使得地埋管换热器换热效果最好;渗流条件下,土壤平均温度变化最小达到12.7%,渗流能有效改善土壤中冷热量的积聚;间歇运行条件下,其土壤温差是连续运行的97.5%,在长期运行的系统中,间歇运行能够提高埋管换热器的换热效率。此外,通过使用数值模拟软件FLUENT建立数量为5×5管群模型,采用非结构化网格划分,耦合求解的方式,经过迭代计算分析了土壤导热系数、地下水渗流流速、管群布置方式等对地埋管换热器换热的影响,模拟结果表明:在其他条件相同的条件下,导热系数小的土壤经过一个采暖季,虽然土壤的平均温度下降较小,但是地埋管换热器附近的土壤温度梯度急剧增大,从而造成地埋管换热器的换热效率,机组COP值减小等后果;地埋管换热器换热效率会随着地下水渗流流速的提高而增加,但是并不会无限增加,在模拟状态下,地下水渗流对地下土壤温度场的调节作用在流速为5×10-6m/s时逐渐减小;合理管群布置方式等对地埋管换热具有重要的影响,提出非等间距的布管方式,有利于提高管群的换热效率。