埋管式地源热泵蓄冷效应的分析及利用

摘要

地热换热器的吸放热不平衡现象在地源热泵空调系统中是普遍存在的。对北方寒冷地区而言，地热换热器冬季从大地提取的热量远大于夏季向大地释放的热量，而南方则反之。这种地下热量的“充盈”或“亏空”，伴随着地下的蓄热或蓄冷。本文通过理论分析与模拟计算，对我国北方寒冷地区地源热泵系统的这种地下蓄冷效应进行了分析与研究。 建立了地下传热的理论模型。蓄冷效应是地源热泵常年运行的结果，传热分析涉及复杂的地下传热过程。以有限长线热源模型和叠加原理为基础，建立了地热换热器钻孔周围岩土传热的理论模型。 进行了多种工况的模拟计算。根据理论模型编写了计算程序，进行了模拟计算，得到每米钻孔换热量、钻孔壁温度等重要基础参数，得到了钻孔周围岩土的蓄冷量变化规律。 对影响蓄冷效应的因素进行了分析探讨。影响地下蓄冷效应的因素较多。主要有冷热负荷比、钻孔布置形式、钻孔间距、岩土导热系数等。以钻孔壁温度作为反映蓄冷量多少的依据，对影响蓄冷量的上述因素做了详细的计算分析。 在以上理论分析与计算模拟的基础上，提出了在实际工程中为充分利用地热换热器的蓄冷效应而采用的夏季直接供冷方案。分析了该方案的可行性与存在的问题。 对地源热泵空调系统的实际运行状况进行了现场测试；对地热换热器周围岩土的热物性进行了测定。 研究结果表明，所建模型较好的反映了地下传热的规律；钻孔布置方式和岩土导热系数对地下蓄冷量影响较大，钻孔深度对蓄冷量影响不大；在所研究的条件下，夏季地热换热器的供水温度能够满足直接供冷需要。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1热泵概述

1.2地源热泵技术分析

1.3地源热泵技术的发展和研究现状

1.4本文研究的意义及主要研究内容

第2章数学模型与计算软件

2.1地热换热器数学模型

2.2地热之星简介

2.3本章小结

第3章蓄冷量计算及其影响因素分析

3.1计算原理与方法

3.2蓄冷量计算实例与分析

3.3蓄冷量影响因素分析

3.4本章小结

第4章蓄冷效应的利用分析

4.1概述

4.2直接供冷的模拟计算与分析

4.3本章小结

第5章实验测试研究

5.1地源热泵系统运行测试

5.2深层岩土热物性的测定

5.3本章小结

第6章结论

6.1结论总结

6.2创新点概括

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢

个人简历