【摘要】：地源熱泵系統(tǒng)是利用地表淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源,進(jìn)行能量交換的可再生能源利用技術(shù),在能源消耗和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀下,近年來(lái)應(yīng)用廣泛。地埋管換熱器作為地源熱泵系統(tǒng)利用中實(shí)現(xiàn)與地下土壤熱交換的唯一設(shè)備,其蓄能傳熱問題一直是研究熱點(diǎn),而回填材料對(duì)地埋管換熱器蓄能傳熱性能的影響至關(guān)重要。傳統(tǒng)回填材料存在熱影響半徑大、地下?lián)Q熱區(qū)土壤溫度持續(xù)升高或降低的缺點(diǎn),因此本文提出采用相變材料(PCM)作為鉆孔回填材料的一部分在減小其熱響應(yīng)半徑的同時(shí)改善其蓄能傳熱特性,并通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試,探討了相變過程、相變材料熱物性對(duì)地埋管換熱器蓄能傳熱特性的影響。理論方面,利用CFD軟件建立了相變材料回填地埋管換熱器的數(shù)值模型,探討了冬夏季工況下相變過程、導(dǎo)熱系數(shù)、相變溫度、相變潛熱對(duì)地埋管換熱器蓄能傳熱特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:采用PCM回填利于土壤溫度恢復(fù),夏季工況混合酸回填單井總換熱量為原土回填的1.16倍,熱影響半徑為原土的95.65%,在建筑負(fù)荷一定條件下,能夠縮小鉆孔間距,減少土壤占用面積;PCM導(dǎo)熱系數(shù)增大雖然會(huì)導(dǎo)致熱影響半徑增加,但同時(shí)也顯著增加了換熱量,同樣負(fù)荷條件下具有優(yōu)勢(shì);夏季工況采用較低相變溫度、冬季采用較高相變溫度的相變回填材料可以明顯改善地埋管換熱器的蓄能換熱效果;同樣條件下相變潛熱的增大能夠增強(qiáng)地埋管換熱器的蓄能效果。實(shí)驗(yàn)方面,利用相似理論搭建了相變材料回填地埋管換熱器的模型實(shí)驗(yàn)臺(tái),開展了夏季和冬季工況下PCM的相變過程、不同配比及強(qiáng)化PCM換熱對(duì)地埋管換熱器蓄能傳熱特性影響的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:采用PCM回填的地埋管換熱器能夠減緩鉆孔內(nèi)溫度持續(xù)升高或降低的問題,保持地埋管換熱器循環(huán)流體溫度與周圍回填材料之間較大的溫差,對(duì)換熱過程有利;同時(shí),有效緩解鉆孔外土壤溫度變化幅度;此外單位井深換熱量均大于原土回填,單井總換熱量分別比原土回填多9.41、28.27%,能夠增強(qiáng)地埋管換熱器蓄能效果;減少了熱影響半徑,在一定建筑負(fù)荷條件下,能夠減少土地占用面積�；旌纤岷陀退峁餐靥顣r(shí)兩者會(huì)產(chǎn)生相互影響,混合酸和油酸以4:6配比時(shí)土壤熱影響半徑最小,實(shí)際建筑采用時(shí)要考慮地區(qū)適應(yīng)性,并根據(jù)建筑冷熱負(fù)荷條件選取合適配比。添加鐵屑強(qiáng)化PCM換熱會(huì)使熱影響半徑增加,但同時(shí)也顯著增加了單井總換熱量,對(duì)地埋管換熱器的蓄能傳熱性能均有提升,但較大的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)使運(yùn)行期間土壤溫升較大,無(wú)法及時(shí)完成相變恢復(fù)過程。本文的研究目的旨在探討采用相變材料回填對(duì)地埋管換熱器蓄能傳熱特性的影響,并給出其影響因素及規(guī)律,以期為相變材料回填地埋管換熱器的進(jìn)一步深入研究提供理論與實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。
【圖文】：

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本文編號(hào)：2694245