太陽(yáng)能土壤源熱泵系統(tǒng)是一種新型的節(jié)能環(huán)保供暖方式。但是在我國(guó)北部寒冷地區(qū),建筑熱負(fù)荷遠(yuǎn)大于冷負(fù)荷,隨著系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行,不斷地從土壤中提取熱量,導(dǎo)致土壤溫度難以恢復(fù),久而久之形成土壤冷堆積現(xiàn)象,使系統(tǒng)的COP持續(xù)下降。為了解決這一問題,本文主要對(duì)寒冷地區(qū)太陽(yáng)能變熱流土壤蓄熱特性進(jìn)行了初步的研究。本文首先對(duì)太陽(yáng)輻射和土壤傳熱理論進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,給出了某傾斜面上太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算公式,對(duì)現(xiàn)有的地埋管傳熱模型進(jìn)行對(duì)比分析,選出了適合本課題研究的計(jì)算模擬方法。針對(duì)張家口地區(qū)的地質(zhì)條件,對(duì)太陽(yáng)能土壤源熱泵系統(tǒng)中水平埋管方式的土壤蓄熱特性進(jìn)行研究。對(duì)寒冷地區(qū)的土壤溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和水平蛇形地埋管換熱器的蓄熱特性進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析,得出了地埋管換熱器的單位管長(zhǎng)蓄熱量和整個(gè)蓄熱期的土壤溫變情況。建立了太陽(yáng)能變熱流土壤蓄熱系統(tǒng)的數(shù)值模型,利用FLUENT軟件建立了由多層水平蛇形埋管組成的地埋管換熱器的三維傳熱模型,并通過UDF功能編寫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)模型程序,將其加載到地埋管換熱器模型中,完成了太陽(yáng)能變熱流土壤蓄熱的動(dòng)態(tài)仿真。在實(shí)驗(yàn)工況下對(duì)寒冷地區(qū)多層水平地埋管換熱器的蓄熱特性進(jìn)行了模擬研究,得出了單位管長(zhǎng)蓄熱量和土壤日總蓄熱量隨蓄熱時(shí)間的變化情況,給出了蓄熱末期不同深度土壤溫度分布圖。并將以上模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了所建立的太陽(yáng)能變熱流土壤蓄熱模型的可行性和正確性。最后,通過模擬研究方法分析了土壤熱物性、地埋管換熱器結(jié)構(gòu)(埋管間距、地埋管管徑)和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)(地埋管入口水流速度、土壤蓄熱啟動(dòng)溫度)對(duì)土壤蓄熱的影響。本文研究成果對(duì)寒冷地區(qū)太陽(yáng)能土壤源熱泵系統(tǒng)中多層水平蛇形埋管方式的應(yīng)用提供了有益參考,對(duì)寒冷地區(qū)太陽(yáng)能跨季節(jié)土壤蓄熱的研究具有借鑒作用。
【學(xué)位單位】：河北建筑工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

河北建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文建筑節(jié)能技術(shù)就引起了很多發(fā)達(dá)國(guó)家的重視，而我國(guó)卻一直研究導(dǎo)致如今節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。但這大大說明的節(jié)能研究空間巨大。景，積極尋找新的清潔能源（太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒑四埽┖吞嵊眯室呀?jīng)成為解決這些問題的關(guān)鍵手段。我國(guó)地處北半太陽(yáng)能資源豐富，如圖（1-1）太陽(yáng)能資源分布圖所示，我為四類地區(qū)。大部分地區(qū)每年的日照時(shí)數(shù)超過 2000 小時(shí)，為 5852MJ/(m2·a)。因此，從很早以前對(duì)太陽(yáng)能的利用就受追系

上太陽(yáng)輻射必不可少的參數(shù)，其值可用下式計(jì)算得 -）coscos sin（-）sin（2-8）均距離時(shí)，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的單位面陽(yáng)輻射通量，單位采用2kw/m 來表示。太陽(yáng)常數(shù)的掌握了太陽(yáng)輻射的衰減規(guī)律后就可以根據(jù)已知的太輻射量。太陽(yáng)常數(shù)的數(shù)值早在 1956 年國(guó)際地球物82kw/m ，在 1971 年根據(jù)人造衛(wèi)星和宇航飛船等高數(shù)定為 1.352kw/m ，近年來基于地基法測(cè)得的太陽(yáng)射強(qiáng)度來表示。太陽(yáng)輻射通過大氣層時(shí)被吸收和散由

還要保證回填土壤的密實(shí)性，保證回填此采用線熱源模型進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果相對(duì)誤差較小。該 rqTTrTrrrTar 0(0,)2(,0)0 溫度的分布計(jì)算式為： 040(,)(,)4(,)22rtrtdxxekqtrtrxl —為圓柱坐標(biāo)系的徑向坐標(biāo)圖 2-3 線熱源法示意圖Fig . 2 - 3 Schematic diagram of line heat source method
【參考文獻(xiàn)】

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