地埋管地源热泵换热器的热响应测试与数值模拟制冷及低温工程专业论文.docxVIP

南京航空航天大学硕士学位论文 南京航空航天大学硕士学位论文 地埋管地源热泵换热器的热响应测试和数值模拟 地埋管地源热泵换热器的热响应测试和数值模拟 摘 要 地埋管地源热泵是一种高效节能的空调技术，已经广泛应用于住宅和商业建筑的供热、供 冷工程。地埋管换热器的尺寸和换热性能，将直接关系到系统的初投资和运行成本。 针对地埋管换热器的研究任务要求，论文首先在南京河西地区进行了实地热响应试验，从 而获得完整和准确的土壤数据。 基于已有的实验数据，建立了单 U 形和双 U 形地埋管换热器实际尺寸的三维数值解模型， 对其进行了非稳态数值计算。通过与热响应测试结果的对比，验证了该模型的准确性。影响地 埋管换热器换热性能的因素有很多，利用所建立的三维数值解模型对单 U 形地埋管换热器换热 性能的影响因素进行了分析，并对两种换热器的换热性能差异进行了对比。 适宜的周围土壤温度场，是确保地埋管地源热泵换热器髙效运行的基础，而地下水渗流也 有利于地埋管换热器的高效运行。根据南京河西青奥村地区长期监测站孔位实际布置，建立考 虑地下水渗流的二维单井模型，通过与长期综合运行实验结果的对比，验证模型的准确性。结 果表明，地下水渗流速度对管群周围土壤热积累有很大影响，地下水渗流速度越小，影响越大， 当地下水渗流速度小于 10-6m/s 时，必须考虑热积累问题。 为研究地埋管换热器系统常年运行时管群周围土壤的热积累问题，根据实际的工程项目， 建立了管群周围土壤传热的二维数值解模型。在纯导热和兼有地下水渗流条件下，对系统双向 间歇运行模式下土壤的热积累问题进行了研究。 本文的研究将使地埋管地源热泵的设计计算及工程应用更加合理化，并为地埋管地源热泵 系统髙效、稳定、可持续运行提供了理论基础。 关键词：地埋管地源热泵，热响应试验，单 U 形换热器，双 U 形换热器，单位井深换热量，地 下水渗流，土壤热积累 I PAGE PAGE IV III III ABSTRACT The heat exchanger of ground source heat pump system has been recognized as a energy efficient system for space heating and cooling in residential and commercial buildings. The size and heat transfer performance of ground heat exchanger directly concerns the initial cost and efficient of the heat exchanger of ground source heat pump system. For requirements of heat exchanger of ground source heat pump, a ground thermal response test is done to obtain the complete and accurate data of soil at Youth Olympic village of Nanjing. Based on the available experimental data, two full-scale 3D numerical models for single U-tube and double U-tube ground heat exchanger are set up. By comparing the experimental values with thermal response test result, verify the accuracy of the numerical simulation. There are many factors influencing the heat transfer performance of ground source heat pump. Based on the numerical model, the influence factors on the heat transfer quantity of single U-tube is analyzed, and the differences between two kinds of the ground source heat pump are discussed. The quantity ground temperature around the heat exchanger is a basic condition o