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地源热泵系统利用地下土壤进行蓄热放热,具有节能高效、运行稳定的特点。回填材料作为地埋管换热器与周围土壤之间进行热交换的传热介质,其性能将直接影响地埋管与周围土壤之间的换热效果。本文根据工程实际,在合理的简化和假设基础上建立了地埋管传热的物理模型和数学模型,利用CFD数值模拟对回填材料导热系数和回填孔径对地埋管传热性能的影响进行了理论计算,并对地埋管壁温、热作用半径等表征地埋管换热效果的参数展开分析。通过分析发现回填材料的导热系数相对体积热容在地埋管传热过程中起主导作用,提高回填材料导热系数可以极大的增强地埋管传热特性,但是随着回填材料导热系数的提高,地埋管传热的改善效果逐渐降低。此外,周围土壤导热系数对于回填材料的选择有一定影响:当土壤导热系数大于或等于1.7W/(m.K)时,回填材料导热系数与周围岩土导热系数之比K值在1~1.1左右对改善地埋管传热效果较好;当土壤导热系数小于1.7W/(m.K)时,K值在1.2~1.3左右较好。针对回填孔径对地埋管传热的影响进行理论分析,发现当回填材料导热系数大于周围土壤导热系数时,回填孔径从100mm增大到200mm工况下,放热工况下地埋管壁温下降了5.43%,说明回填孔径的增大在一定程度上也可改善地埋管的传热效果,但增强效果并不明显,而回填材料的用量却增大了4倍,大大增加了回填材料的回灌量,综合工程实际考虑,建议单U地埋管回填孔径在140~160mm左右较为合适。在理论模型的基础上,本文针对回填材料导热系数和回填孔径对地埋管传热的影响开展了实验研究。利用TCI导热仪对试验用黄沙和水泥基回填材料的热物性进行测定,在此基础上搭建地埋管换热实验平台,将实验结果与理论计算结果进行对比:当改变回填材料导热系数时,实验结果表明地埋管传热效果随回填材料导热系数的增大而逐渐增强,地埋管壁温温升和热作用半径测试数据与理论计算结果最大误差分别为2.3%、9.6%;当改变回填孔径大小时,实验结果表明地埋管传热效果随回填孔径的增大而逐渐增强,地埋管壁温温升和热作用半径测试数据与理论计算结果最大误差分别为1.8%、5.7%。结果表明地埋管在短期换热情况下,实验结论与理论计算结论吻合,且最大误差均小于10%,说明本文理论分析结果是可信的,这对地源热泵回填材料和孔径大小的工程设计具有一定的指导意义。