地源热泵系统岩土热物性测试与地下温度场影响因素分析

论文摘要

能源危机是全球面临的重大问题,目前全球都致力于低能耗、无污染、可再生能源的研究与应用。在暖通空调领域,地源热泵系统因其具备节能、低污染等优势而备受关注,是一种可以用于夏季制冷、冬季供热的新型空调系统,而这套系统的设计关键就是地下埋管的设计,因此分析影响地埋管传热和设计的各种因素是很有必要的。本文建立了一种考虑地下水渗流的地下埋管三维传热模型,并使用Matlab软件编写埋管传热的计算程序,并针对模型模拟结果进行分析。通过与已经由实验验证合理的模型的对比证明了所建模型的合理性,分析了在有地下水渗流和给定进水温度的情况下,连续运行两个月时埋管出水温度和埋管周围岩土温度的分布情况,并改变渗流速度和岩土综合导热系数值来比较在不同条件下温度的变化情况,同时提出了一种借助三维模型由“可获得的参数”-埋管出水温度推导“要获得的参数”-岩土综合导热系数的方法,即是一种考虑地下水渗流因素的综合导热系数的数值求解方法。最后,分析了影响地下埋管设计的重要参数——岩土综合导热系数的计算结果的各种因素包括岩土比热容、岩土初始温度、计算时间等的影响情况,以期获取更为合理的岩土导热系数值,用于指导工程设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 地源热泵系统的原理及分类
• 1.3 地下水渗流对地源热泵影响的国内外发展状况
• 1.4 岩土导热系数计算方法的发展概况
• 1.5 本课题研究的具体内容及研究方法
• 2 考虑地下水渗流的埋管三维传热模型的建立
• 2.1 多孔介质岩土的基本概念
• 2.2 埋管换热器热渗耦合传热原理
• 2.3 传热数学模型的建立
• 2.4 程序编译
• 2.5 本章小结
• 3 考虑地下水渗流的U 型埋管三维非稳态数值模拟
• 3.1 无渗流情况下埋管周围岩土温度的分布
• 3.2 有渗流情况下埋管周围岩土温度的分布
• 3.3 不同地下水渗流速度下岩土温度分布情况
• 3.4 考虑地下水渗流因素的岩土综合导热系数计算
• 3.5 本章小结
• 4 影响岩土导热系数计算结果的因素分析
• 4.1 岩土热物性测试
• 4.2 岩土比热容估计值对岩土导热系数计算结果的影响
• 4.3 计算时间对岩土导热系数计算结果的影响
• 4.4 岩土初始温度对岩土导热系数计算结果的影响
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录2 攻读学位期间参与的项目目录