U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

摘要

本文对U型管桩埋换热器进行了传热机理及实验分析，在分析三种传热模型的基础上，针对地源热泵U型管换热器的传热特性，采用深度方向上的一维传热和水平面上的二维传热来描述U型埋管的三维非稳态传热，并利用有限元方法，对二维水平面中桩埋换热器的壁面温度与附近土壤温度进行了计算，并与实验值进行了对比。通过模拟计算与对比得到了不同土壤物性、回填物导热系数对桩埋换热器的传热性能及土壤温度场的影响。 在理论研究的基础上，结合梅江生态小区综合办公楼地源热泵系统，进行了冬、夏两季供热空调实验研究，得到了地源热泵U型埋管换热器(桩埋管、井埋管)的传热性能参数、U型埋管周围土壤温度场变化规律及地源热泵系统循环性能。 研究了地下储冷(热)的可行性及其特点，计算了整个冬季(夏季)从地下吸取(排放)的总热量，比较二者的平衡关系，探究因此导致的地下温度变化规律。研究埋地换热器周围土壤温度场变化规律，定量分析地源热泵全年运行的土壤温度变化情况。 针对地源热泵系统与城市热网供暖+集中空调进行了经济性评价，结果表明地源热泵系统具有很大优势，同时进行了动态经济性分析，得到了较高的经济性参数，揭示其良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2地源热泵系统的分类

1.3土壤源热泵应用现状与前景

1.4国内外土壤源热泵研究现状

1.5课题研究内容与方法

第二章土壤层内桩埋管换热器传热研究

2.1埋管换热器传热模型概述

2.2土壤层内U型埋管换热器传热理论研究

2.3桩埋管埋地换热器换热特性模拟研究

2.4本章小结

第三章埋地换热器周围土壤温度变化研究

3.1地温变化基础篇

3.2换热器周围土壤随热泵冬夏运行温度变化

3.3土壤热储与冷热量平衡分析

3.4地下冷热负荷不平衡导致的地温变化情况

3.5本章小结

第四章U型埋管地源热泵系统的全年实验研究

4.1实验系统简介

4.2数据处理方法

4.3冬季实验结果与分析

4.4夏季实验结果与分析

4.5本章小结

第五章地源热泵系统的经济性评价

5.1技术经济评价

5.2梅江综合办公楼地源热泵系统经济性评价

5.3地源热泵节能与环保效益

5.4本章小结

附表

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢