盘管式水平地埋管换热器考虑积雪覆盖影响的数值模拟

摘要

由于初始成本低,盘管式水平地埋管换热器(HGHEs)在地源热泵(GHP)系统中的数量一直增长.但是,无法高精度成功预测盘管的性能,因为盘管的复杂形状不容易进行解析或数值建模.为了实现这一目标,Fujii等(2012)利用基于FEM的软件使用一个简化的网格系统开发了盘管的数值模型.他们还通过现场试验和数值模拟结果之间的历史匹配证明了模型的有效性.rn 在Fujii等(2012)的文献中,该模型的有效性仅在冬季没有预期积雪的区域比较温和的气候下得到证明.因此,为了促进该系统在更寒冷地区的应用,重要的是该模型可适用于积雪覆盖的水平地埋管换热器.为此,在日本青森县对使用盘管式地埋管换热器作为热源的地源热泵系统进行了长期的供暖试验,此处积雪厚度通常超过1m.在测试过程中,对地温和热介质的温度及地源热泵系统的运行数据进行了测量和分析.对Fujii等(2012)的数值模型进行了修正用来计算有积雪覆盖的近地表地温.通过设置地面温度为0℃,测量和计算温度之间获得了很好的历史拟合结果.还进行了敏感性研究,比较有无积雪覆盖水平地埋管换热器的性能.清楚地显示了积雪的优点,实现在地源热泵系统中更佳的效率.