本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)U型埋管能量樁傳熱分析　出處：《山東建筑大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：在國家大力倡導(dǎo)使用新能源的政策下,節(jié)能環(huán)保的地源熱泵技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)如今的節(jié)能建筑中。同時(shí),地?zé)崮苁且环N潔凈的可再生能源,在當(dāng)今資源能源日益緊缺的情況下,這也推動著地源熱泵技術(shù)的不斷突破發(fā)展。在這個(gè)背景下,樁基埋管地?zé)釗Q熱器的研究與發(fā)展得到了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。樁基埋管換熱器也稱作能量樁,它可以充分利用建筑物的地下面積,減少埋管的占地空間與鉆孔費(fèi)用,這些優(yōu)點(diǎn)大大提高了能量樁在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用。能量樁埋管形式主要有：U型埋管,W型埋管,以及螺旋埋管等幾種常用形式。其中多組并聯(lián)U型埋管具有施工簡單,換熱面積大效率高等優(yōu)點(diǎn)已在工程中得到一定的應(yīng)用。但由于多組并聯(lián)U型埋管在樁內(nèi)及土壤內(nèi)傳熱機(jī)理的復(fù)雜性,目前國內(nèi)外學(xué)者并未給出較為全面而準(zhǔn)確的解析模型�，F(xiàn)有的傳熱模型中多考慮的是三根以內(nèi)的U型管的構(gòu)置形式,且均在樁土熱物性相同的假設(shè)條件下進(jìn)行傳熱分析,這在一定程度上限制了并聯(lián)U型管能量樁的進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。鑒于上述原因,本文主要針對并聯(lián)U型埋管能量樁的傳熱過程進(jìn)行研究,建立的傳熱模型將為并聯(lián)U型埋管能量樁換熱器的工程設(shè)計(jì)計(jì)算提供可靠的計(jì)算方法及理論指導(dǎo)。本文首先在樁土熱物性相同的假定條件下,建立了樁基U型埋管換熱器的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型。其次,在單個(gè)U型埋管傳熱模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了在樁土熱物性參數(shù)不同的條件下內(nèi)置多組并聯(lián)U型埋管能量樁的傳熱模型,并利用拉普拉斯變換法與線性疊加原理求得了多組并聯(lián)U型埋管換熱器的樁土溫度場的解析解。針對多組并聯(lián)U型埋管的物理模型,建立了非穩(wěn)態(tài)傳熱過程的數(shù)值模型,并利用數(shù)值模擬結(jié)果對解析解進(jìn)行了驗(yàn)證。通過與數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果對比,解析解比數(shù)值模擬結(jié)果偏大,本論文也研究分析了結(jié)果產(chǎn)生差異的幾種可能原因�？傮w上看,本文提出的解析模型具有一定的準(zhǔn)確性與可靠性,可以用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。本文還對樁土熱物性相同與不同的兩種假設(shè)條件下樁土溫度場變化進(jìn)行了對比。結(jié)果表明：盡管樁身材料的熱擴(kuò)散系數(shù)沒變,但因?yàn)槠錈崛萘康脑黾邮蛊鋬崮芰υ鰪?qiáng),樁土熱物性不同時(shí)得到的循環(huán)液溫升(或溫降)要比相同情況下低。這說明樁身材料的導(dǎo)熱性能要優(yōu)于周圍土壤,在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中采用不同的熱物性參數(shù)可以得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。并聯(lián)U型埋管能量樁的傳熱模型和解析解的得出與很多因素有關(guān),既要考慮土壤換熱特性,又與樁基自身換熱特性有關(guān),因此,綜合考慮各種因素和引入部分假定條件是確保解析解準(zhǔn)確的關(guān)鍵之一。本研究僅對并聯(lián)U型埋管能量樁傳熱過程進(jìn)行了一定的理論基礎(chǔ)研究,通過本研究可以為并聯(lián)U型埋管能量樁的設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用奠定了一定的理論基礎(chǔ)。后期還需對并聯(lián)U型埋管能量樁的實(shí)驗(yàn)測試與工程應(yīng)用進(jìn)行深入的研究。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU83

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本文編號：1316985