地源热泵地埋管换热模型与实验研究

论文摘要

地源热泵空调系统利用大地作为冷热源,通过中间介质在埋设于地下的封闭环路中循环流动,与大地进行热量交换,进而由热泵实现对建筑物的空调。与传统空调方式比较,地源热泵空调系统利用可再生能源,具有节能和环保的特点。它在欧美已有数十年的历史,近年来在中国受到广泛关注,并已开始得到应用。但是有关地热换热器的传热研究以及设计计算等方面的研究还很不完善,也缺乏相应的规范,这在很大程度上制约了地源热泵的应用。本文,针对地源热泵系统做了以下工作：1.本文对系统设计中地下换热器设计的难点问题进行了系统的研究。借鉴以往换热器数学模型优缺点,建立了以傅里叶级数为基础的地下换热器传热热模型。重点介绍了模型建立方法,计算过程,并且在实际工程中检验模型的准确性。2.介绍了地源热泵系统的设计方法,并且对实际工程中地源热泵系统做出设计。3.地源系统安装后,分别在制冷和供暖时期,对系统进行跟踪观察。了解系统的工作情况：包括进出口温度,换热量,能效比。并且对2个时期地埋管换热器工作情况进行比较。地源热泵在我国是一个新兴的科学研究领域,节能、环保、美化环境,有着厂阔的发展前景,存在着广阔的空间值得我们进一步的研究和试验。本文所提供理论模型与数值计算的方法,将为地源热泵工程和进一步研究提供理论依据和参考作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 地源热泵特点
• 1.1.1 可再生性
• 1.1.2 高效节能
• 1.1.3 环境和经济效益显著
• 1.1.4 一机多用,应用范围广
• 1.1.5 初期投资较大
• 1.1.6 方案竟争性强
• 1.2 我国发展地源热泵的优势
• 1.2.1 能够缓解能源紧张和环境污染
• 1.2.2 国家积极倡导地源热泵技术
• 1.2.3 各级政府大力推广地源热泵技术
• 1.2.4 良好的经济效益
• 1.3 问题的提出及本文的任务
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 本文的任务
• 第二章 地源热泵技术理论基础与研究现状
• 2.1 地源热泵的分类
• 2.1.1 地源热泵系统
• 2.1.2 地下水热泵系统
• 2.1.3 地表水热泵系统
• 2.2 地源热泵的运行原理
• 2.3 地源热泵空调系统研究的历史和现状
• 2.3.1 国外的研究现状
• 2.3.2 国内热泵技术的发展和现状
• 第三章 地下换热器传热数学模型的理论
• 3.1 线热源型换热计算模型
• 3.2 圆柱形模型
• 3.3 圆柱热源理论
• 3.4 地下换热器国内的研究现状
• 3.5 本文建立换热器传热数学模型的方法
• 第四章 地下换热器传热模型的建立
• 4.1 土壤中的热量传递模型
• 4.2 换热器的热量传递模型
• 4.3 模型的实验验证
• 4.3.1 模型验证方案
• 4.3.2 换热器模型验证结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 地源热泵系统的设计研究
• 5.1 地下换热器的设计
• 5.1.1 地下换热器类型选择
• 5.1.2 埋管的平面布置方式
• 5.1.3 埋管的管径与长度
• 5.1.4 埋管的管路连接方式
• 5.1.5 回填材料的研发
• 5.1.6 土壤的热性能确定
• 5.1.7 循环液参数的选取
• 5.2 室内空气分布系统的选择
• 5.3 地源热泵主机的选择
• 5.4 实际工程的换热器的设计选择
• 5.5 本章小结
• 第六章 地源热泵埋管的工程实验研究
• 6.1 地埋管地源热泵工作原理与实验系统简介
• 6.1.1 地埋管地源热泵工作原理
• 6.1.2 地埋管地源热泵实验系统简介
• 6.2 基本参数确定
• 6.3 实验数据测试及处理
• 6.3.1 实验测试系统
• 6.3.2 数据处理方法
• 6.4 地源热泵浅层地埋管的实验研究
• 6.5 冬季供暖运行效果测试
• 6.6 夏季供冷运行效果测试
• 6.7 热泵系统连续运行供冷效果分析
• 6.8 热泵系统冬夏供暖制冷比较
• 6.9 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 有待解决的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间所发表的学术论文