土壤-空气换热系统传热的数值模拟.pdfVIP

维普资讯 华 南 理 工 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ) 第 32卷 第 11期 JournalofSouth ChinaUniversityofTechnology Vo132 No．11 2004年 11月 (NaturalScienceEdition) November 2004 文章编号：1000—565X(2004)11—0024—04 土壤一空气换热系统传热的数值模拟术 吴会军 朱冬生 孙加龙 (1．华南理工大学 传热强化与过程节能教育部重点实验室 ，广东 广州 510640； 2．珠江水利委员会科学研究所，广东 广州 510611) 摘 要：采用土壤 自然温度场与空气冷却效应的叠加方法，对土壤一 空气换热系统的出 口温度和传热性能进行 了数值模拟 ，并通过计算探讨 了埋管的深度 、管长和管径对换热器 进出口温度的影响．分析结果表明，换热器的出口温度随着埋管入 口温度的周期性变化而 呈周期性变化 ；随着埋管深度和管长的增加 ，换热器的 出口温度 降低 ，同时出口温度 的变 化幅度减小；随着管径 的减小，埋管出口温度 降低 ，出口温度波动减小，换热系统的降温供 冷性能提 高． 关键词 ：土壤～ 空气换热系统；传热；数值模拟 ；节能 中图分类号：TK5l2 ．4 文献标识码 ：A 近年来 ，由于城市化带来的建筑封闭性 以及人 冷性能的研究，国内外学者提 出了一些换热模型，吴 们对生活舒适度要求 的提高，大量压缩式空调造成 会军等 对土壤一空气换热系统在不 同室外条件 了严重 的能源危机和环境污染 ；地球臭氧层不断扩 下的制冷特性进行 了热力学分析 ；KratiandKrei· 大，全球气候变暖的进程加速，异常气候的出现周期 der_3通过假定换热系统运行稳定 ，采用周期性模型 缩短 ，人类生存 的环境开始濒临失衡．要从根本上改 分析 了土壤一空 气 换 热 系 统 的节 能 效 果；Mi· 变 目前夏季空调供冷的紧张局面 ，就必须有效使用 halakakou等 使用三维耦合传热传质模型，预测换 可再生的天然能源，如夏季使用地下冷源的土壤一 热器的出El温湿度 ，但 由于需要对换热和土壤湿度 空气换热系统，该系统通过将室外空气送人地下空 传递进行耦合计算 ，计算量巨大；而 Slayer 的研究 间，利用地下埋管把空气的热量传递给土壤 ，再将降 发现 ，在土壤一空气换热系统 中，湿度对系统性能的 温后的地下空气送人房 问制冷． 影响小于 0．1％． 近 2O年来 ，土壤一空气换热 系统 已被用于医 本研究提出土壤一空气换热系统传热的二维模 院、温室 、学校等建筑 ．在炎热地区的夏季 ，把外 型，以土壤热传导方程为基础 ，采用土壤 自然温度场 界空气的热量通过换热器释放给土壤 ，起到降温和 和埋管 内空气冷却效应 的叠加方法 ，对土壤一空气 降空调负荷 的作用 ，在太 阳能热利用和建筑节能方 换热系统的换热进行数值计算 ，并对埋管深度 、管长 面得到了广泛的应用．对于土壤一空气换热系统制 和管径等影响因素进行对 比分析． 收稿 日期 ：2004—02—04 1 数学模型 基金项