本文選題：地源熱泵系統(tǒng) + 雙U型埋地管換熱器��； 參考：《長(zhǎng)沙理工大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：隨生產(chǎn)力水平的提高和人民生活資料的豐富，人們?cè)谙硎苤镔|(zhì)資料飛速發(fā)展帶來(lái)的更為優(yōu)越生活的同時(shí)，能源不足的矛盾也越來(lái)越尖銳化。地源熱泵系統(tǒng)作為利用淺層地表儲(chǔ)存的地?zé)豳Y源來(lái)對(duì)人居環(huán)境進(jìn)行供熱、供冷的新型綠色節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)，受到了國(guó)內(nèi)外的政府、專(zhuān)家、設(shè)備制造商等廣泛人群的關(guān)注及推廣。 對(duì)地源熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵在于其埋地管換熱器，其換熱性能將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和工作效率。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)土壤源熱泵的研究主要通過(guò)對(duì)地下?lián)Q熱器用性能實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方式來(lái)了解和模擬地下單U型埋管換熱器的換熱能力和換熱機(jī)理并由此進(jìn)行影響換熱器換熱的因素的分析。換熱器換熱性能與埋管方式、土壤溫度場(chǎng)分布、土壤導(dǎo)熱物性等情況有關(guān)，雙U型埋地管作為傳統(tǒng)垂直單孔單U型地源熱泵系統(tǒng)的變型和發(fā)展嘗試，理論和研究和在工程實(shí)際應(yīng)用上較單U型滯后，且由于沒(méi)有大量的數(shù)據(jù)和實(shí)例的支撐雙U型埋地管換熱器在推廣應(yīng)用方面并不普遍。且因換熱系統(tǒng)的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)各地區(qū)氣候差異過(guò)大，所得的可參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的參考范圍過(guò)大，設(shè)計(jì)中的上下限選取不明。綜上所述，對(duì)地源熱泵雙U型埋管換熱器的換熱情況缺乏相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)資料，設(shè)計(jì)、施工技術(shù)不成熟，雙U型地源熱泵系統(tǒng)的推廣應(yīng)用存在諸多問(wèn)題亟待解決。 本文主要研究垂直單孔雙U型埋地管換熱器的換熱機(jī)理和換熱能力，對(duì)位于夏熱冬冷地區(qū)的一套垂直單孔雙U型地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了夏、冬季連續(xù)工況測(cè)試，實(shí)時(shí)采集雙U型管的進(jìn)、出口的水溫、流量等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)所采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以單位井深熱流q h為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)埋地管換熱器進(jìn)、出口溫差及單位井深換熱量進(jìn)行分析，得出不同工況下雙U型埋管的換熱效果。再利用fluent等軟件建立與實(shí)驗(yàn)相似的模擬模型，利用CFD計(jì)算傳熱效果并進(jìn)行簡(jiǎn)單理論分析。 本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，研究了單孔雙U型埋管換熱器的周?chē)鷾囟葓?chǎng)分布規(guī)律及埋管換熱特性，主要研究結(jié)果如下：(1)據(jù)傳熱原理建立垂直單孔雙U型埋管的三維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，提出了相應(yīng)的數(shù)值求解的方法；(2)在理論分析基礎(chǔ)上搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)夏熱冬冷地區(qū)原始地溫的情況進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)不同工況對(duì)雙U管換熱器在實(shí)際的工程運(yùn)行時(shí)的地溫場(chǎng)的溫度變化進(jìn)行分析研究；(3)模擬不同回填材料、循環(huán)液入口流量、溫度對(duì)換熱器換熱特性的影響情況。經(jīng)實(shí)驗(yàn)、模擬結(jié)果研究表明，，當(dāng)單管流量不變時(shí)，對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)在夏季工況下雙U型埋地管換熱器的q h為單U型的1.5~1.7倍。夏熱冬冷地區(qū)，據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，雙U管在冬、夏季的q h均大于60W/m。單管流量達(dá)1.6m~3/h時(shí)，長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行的q h可達(dá)到100W/m，而流量為0.9m~3/h，雙U型埋地管換熱器在長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行下q h達(dá)70W/m。一定流量范圍，雙U型埋地管換熱器換熱性能隨管內(nèi)循環(huán)液的流量增加而增加，但存在最佳流量，通過(guò)模擬分析最佳流量為1.01m3/h。地源熱泵機(jī)組越接近滿狀態(tài)運(yùn)行，機(jī)組EER和系統(tǒng)EER越大，分區(qū)控制埋地管的運(yùn)行有益于提高其換熱效果，也利于地溫恢復(fù)。在夏季運(yùn)行的工況下，雙U型埋地管換熱器的q h隨進(jìn)口水溫的增加而提高，利于換熱。每升高1℃，增加1.5~4.5%，達(dá)到近35℃時(shí)，q h的增速度變緩。
[Abstract]:With the improvement of productivity and the rich people ' s living data , the contradiction of energy shortage is becoming more and more acute while enjoying the better life brought by the rapid development of material data . The source heat pump system is a new green energy - saving and environment - friendly air - conditioning system for heating and cooling the human settlement environment by using the geothermal resources stored in the shallow surface .

The key to ground source heat pump system is that its heat transfer performance will directly influence the operation and working efficiency of the whole system .

In this paper , the heat transfer mechanism and heat transfer capacity of a vertical single - hole double U - type buried pipe heat exchanger are studied in this paper . In summer and winter continuous working conditions , a set of vertical single - hole double U - type ground source heat pump system located in the cold area of summer is analyzed . The heat transfer effect of the double U - shaped buried pipe under different working conditions is obtained . A simulation model similar to the experiment is established by using software such as the heat exchanger , and the heat transfer effect is calculated by CFD and the simple theoretical analysis is carried out .

Based on the experimental and numerical simulation methods , the distribution law of the surrounding temperature field and the heat transfer characteristics of the buried pipe are studied . The main results are as follows : ( 1 ) The three - dimensional unsteady heat transfer model of the vertical single - hole double U - type buried pipe is established according to the heat transfer principle , and the corresponding numerical solution method is proposed .
( 2 ) Based on the theoretical analysis , the experiment table was built to analyze the original geothermal temperature in the cold region of summer and winter , and the temperature change of the geothermal field of the double U - tube heat exchanger in the actual engineering operation was analyzed under different working conditions .
( 3 ) The effect of different backfill materials , inlet flow and temperature on heat transfer characteristics of heat exchanger is simulated . The results show that the q h of double U - type buried pipe heat exchanger is 1.5 - 1.7 times of the single U shape when the flow rate of single tube is constant .

【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1858269