论文摘要
土壤源热泵利用地下浅层的热资源,通过输入少量的高位能（如电能）来实现能量的转移,从而达到冬天制热夏天制冷的目的。本文以天津市某土壤源热泵系统为研究对象,采用理论计算和现场实验相结合的方法对地埋管换热器周围土壤进行研究。实验方面,在换热器周围不同半径不同深度设置铂电阻传感器,通过冬季、过渡季节和夏季三个阶段的测试,研究土壤换热器周围土壤温度的变化规律;理论方面根据实际条件把圆柱源模型转化为半无限大物体模型,忽略回填材料的热容性,认为热量传递瞬时作用在井壁上,通过修正计算得出换热器周围土壤温度,应用理论计算可以得出任意距离内的温度情况,并对土壤温度进行预测。研究结果表明,土壤的原始温度随着深度的增加而增加,温度变化梯度大约是+0.03℃/m。在供热阶段换热器对周围土壤的影响范围大约为2.5m,通过计算得出夏季换热器对土壤的热作用半径为3.5m。由于土壤的蓄热性和热传递的缓慢性,冬季供暖结束后土壤的温度并没有很快达到最低点,而是出现在过渡季节,约推迟1～2个月,然后进入恢复期。同样地,当夏季系统运行结束,土壤温度仍然继续升高,而且由于夏季换热量大于冬季换热量,进入恢复期的时间会延迟2个月以上。经过冬季供热和夏季制冷后,土壤温度有所上升,对热泵运行4年的土壤温度进行预测,发现此时土壤温度已经明显升高,土壤温度已经不利于机组夏季的放热,需加辅助散热装置。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题的研究背景1.2 地源热泵的发展状况及研究现状1.2.1 国外的发展状况1.2.2 国内的发展1.3 本课题的提出及研究内容第二章 地源热泵的理论基础2.1 热泵的原理2.1.1 空气源热泵2.1.2 地源热泵2.2 地源热泵系统的分类2.2.1 地下水源热泵系统2.2.2 地表水源热泵系统2.2.3 土壤源热泵系统2.3 土壤源热泵系统的优点2.4 地埋管换热器的传热模型简介2.4.1 解析法2.4.2 数值解法第三章 实验系统简介3.1 实验背景3.2 实验方案3.3 实验系统的误差分析3.4 实验内容第四章 实验结果及分析4.1 土壤原始温度测试4.2 机组运行期间土壤温度的全年变化情况测试4.2.1 0 号参考井内温度变化情况4.2.2 2 号井的温度变化情况4.2.3 3 号井的温度变化情况4.2.4 4 号井的温度变化情况4.2.5 不同径向相同深度测点温度比较4.3 本章小结第五章 垂直埋管换热器传热模型理论计算与模拟预测5.1 钻孔内传热5.2 钻孔外的传热5.2.1 数学模型5.2.2 模型的简化5.2.3 单位井深换热量的确定5.3 计算结果及分析5.3.1 冬季工况5.3.2 夏季工况5.3.3 土壤温度预测5.4 辅助散热装置5.5 本章小结第六章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献发表论文和参加科研情况说明致谢
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