地埋管地源热泵系统的水力平衡与优化

摘要

地源热泵系统与传统的空气源热泵系统的最大不同之处在于换热器形式的不同。地源热泵系统通过深埋于土壤中的U型管进行冷热交换，来达到对建筑物进行冷热调节的目的。因此在地源热泵系统中地埋管换热器的传热性能与运行效果会对整个热泵系统的实际运行产生重要影响。近年来对地源热泵系统的学术研究主要集中在怎样加强地埋管换热器的传热效果以及减弱管群间传热影响上，而对地埋管内流体的流动特性以及地埋管的水力平衡研究较少，尤其是管群间水力不平衡性对整个系统的运行特性的影响基本没有涉及。到现在还没有形成一套完整的体系来评价地埋管系统的运行特性及节能情况。
　　 本文首先综述了地埋管换热器的传热模型。地埋管换热的传热分为钻孔内的传热和钻孔外的传热。钻孔内的传热模型分为一维传热模型、二维传热模型和准三维传热模型。钻孔外的传热分为一维导热模型和有限长线热源模型。文章利用钻孔内的准三维传热模型和钻孔外的一维圆柱面传热模型进行地埋管模型设计并对其长度进行设计计算。
　　 在地埋管长度已经确定的前提下，根据流体力学阻力计算原理确定系统阻力的计算方法。根据相应的系统分区计算分区系统的阻力，确定系统分区间的阻力不平衡率。利用Matlab语言编写了地埋管系统优化设计软件。
　　 根据这个软件可以对地埋管系统进行分区，得到每个分区地埋管的最佳并联数量并得到各个分区的系统阻力和分区系统的输送能效比，该分区推荐水泵的扬程和流量。目标不同得到的优化设计方案也不相同。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 地源热泵系统

1．3 地源热泵系统研究现状

1．4 本文研究内容

1．5 本章小结

第二章 地埋管长度设计计算

2．1 地埋管换热器传热概述

2．2 工程设计用半经验公式计算法

2．3 钻孔内的传热分析

2．4 钻孔外的传热模型

2．5 地埋管长度的设计计算

2．6 本章小结

第三章 地埋管水力工况分析

3．1 阻力计算理论

3．2 地埋管阻力计算

3．3 地埋管布置原则

3．4 并联环路水力不平衡

3．5 本章小结

第四章 地埋管水力优化

4．1 系统优化原则

4．2 软件编制框图

4．3 水力优化软件编制

4．4 实际工程应用及分析

4．5 本章小结

第五章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

后记

硕士期间发表的论文