地源热泵地下垂直埋管换热器的试验研究.PDF

第2l卷 第5期 重 庆 建 筑 大 学 学 报 v01 21 No．5 1999年 l0月 Joumal of Chon~ ng Jiamhu U Oct．1999 文章编号：1006—7329(1999)05—0021—06 地源热泵地下垂直埋管换热器的试验研究 、 三 胡鸣明 魏唐棣 了f ，7 I一 (重庆建筑大学 城市建设学院 400045) 下 苫号 [-L￡ ． 摘 要 介绍了地源热泵的发展意义厦前景，参照国外地下埋管换热器岩土温度场的求 解方法，采 用践源理论厦热阻网络分析方法建立了传热模型 ，提 出了采用计算法确定大地 初始温度并与实测值进行 了对比。在建设的垂直埋管换热器试验幕置上进行 了单管、三 管串联运行试验 ，为 开发 泵苛术提供了vj-4,％参考的数据。 关键词 地源热泵； 竺垫 姻 摘 ● _ r _ - - ● ● -_ 一 兰!塑 垫墨； 11 1 、 文献标识码 中图法分类号 TU1 由于地源热泵具有可利用地下岩土这个到处都有的低位热源，夏热冬冷地区大地初始温度一 般在 15～20~C左右，因此可降低夏季制冷，冬季供暖的能耗；它可利用大地的蓄热能力，夏季利用 冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量以备 夏用，地下蓄能系统冷热联供冬夏两季都能充分发挥效益。它克服了目前广为采用的风冷热泵空 调器对建筑外观的破坏和夏季排热、冬季排冷，以及噪声等对住宅热环境造成的进一步恶化；地下 埋管换热器蓄能系统运行简单，管理方便，基本不需维护；地下埋管可环绕住宅设置，可布置在花 园、草坪、农田下面或湖泊、水池内；也可在建筑施工时埋于底层地面以下；可布置在土壤、岩石及地 下水层内，不必远距离输送，不必大面积开挖，也不占用地面。为此，地源热泵实是一种既节能、对 环境又无害的绿色空调设备，符合我国可持续发展的要求。 1 地下埋管换热器传热理论模型 1，1传热模型的采用 参照国外地下埋管换热器岩土温度场的求解方法 …，采用线源理论及热阻阿络分析方法建立 传热模型。线源理论就是把地下埋管换热器的中心轴线视为线热源，以该轴为中心呈辐射状向周 围传热。由于线热源只有长度量，无面积量，而距线热源不同距离的各个传热面的面积在变化，因 此通常以单位面积传热为基础定义的传热系数分析使用不方便；另外，在实际运用过程中，总换热 量主要取决于换热器的长度；在造价上，地下埋管换热器部份的成本也主要取决于钻孔深度或土方 的开挖量，而换热器本身的成本仅占小部分。为了对不同换热器进行比较，文中引入一个新的概念 — — 平均传热系数，定义为换热器内介质温度与大地初始温度每相差点 I~C，通过长度1 m的孔洞 (或管长)，单位时间传递的热量，用符号 表示，单位为w／m· 。 1．2 传热热阻分析 对地下埋管换热器的研究，很重要的是进 行热阻分析，地下埋管换热器在传热过程中存 在6个阶段对应的热阻，其传热热阻网络见图 l。下面以套管式换热器为例，分析其各热阻。 L 局 南 见 且 岛 尼 b 收穑日期：1999—06—25 图 1 地下埋营换热器传热热阻网培 基金项目：国亲自然科学基金资助项目．NO：597786O7 作者简介：刘宪英f1936一)．男．河北省唐山市^，重庆建筑大学教授．主要占L事制冷空调节能方面的研究。 22 重 庆 建 筑 大 学 学 报