竖直埋管换热器热响应半径计算方法.PDFVIP

第 31 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.17 248 2015 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2015 竖直埋管换热器热响应半径计算方法 1,2 2 1,2※ 李晓星 ，胡夏闽 ，张正威 （1. 浙江农林大学风景园林与建筑学院，杭州 311300 ； 2. 南京工业大学土木学院，南京 210009 ） 摘 要：随着能源压力的日益增大，世界各国都十分重视可再生能源的利用与开发，地源热泵技术作为一种清洁、高效 的可再生能源，近年得到了较快的发展。该文利用无限长线热源传热计算模型，讨论了介质内过余温度场的分布特性。 结果表明：介质内温度响应在孔壁处最大，随离孔壁距离的增加呈指数衰减，随时间的增加而增大；热传播区域随时间 的增加而增大，随介质的热扩散系数的增加而增大。针对工程中群埋管换热器情况，利用叠加原理计算群埋管的孔壁温 度，定义换热器的热响应半径为其他钻孔引起的过余温度影响系数≤5 ％时相邻钻孔中心线之间的垂直距离。在大量计算 分析基础上，提出了竖直埋管换热器热响应半径计算方法。计算结果表明该文方法具有较好的计算精度，竖直埋管换热 器的热响应半径随岩土热扩散系数增大而增大，随持续运行时间增加而增大，随钻孔排数增加而增大，随着钻孔孔径增 大而增大；钻孔布置方式不同对钻孔热响应半径的影响较明显，相同布置方式下钻孔直径对其热响应半径的影响较小。 针对工程中常见的 115 和 135 mm 2 种孔径，绘制了不同岩土介质下钻孔单排、双排和三排以上布置时热响应半径-运行 时间的关系曲线。工程算例表明该文方法简单方便，为工程设计提供了便利。 关键词：传热；计算；热泵系统；竖直埋管换热器；计算模型；热响应半径 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.17.033 中图分类号：TU833.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-17-0248-06 李晓星，胡夏闽，张正威. 竖直埋管换热器热响应半径计算方法[J]. 农业工程学报，2015，31(17)：248－253. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.17.033 Li Xiaoxing, Hu Xiamin, Zhang Zhengwei. Calculation method of thermal response radius for vertical borehole heat exchangers [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(17): 248 －253. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.17.033 热器间距一直是困扰设计人员的主要问题之一。Hart and 0 引 言 Couvillion[3]研究单孔换热器传热性能时提出远场热响应 随着能源压力的日益增大，地源热泵技术发展迅速。 半径 r∞概念，根据远场处介质温度等于初始温度求得。 国内外学者基于内外场分算的方法，提出了多种地下埋