相变材料回填的地源热泵可行性分析

摘要

随着社会经济的逐步发展，能源的消耗也逐渐增加。中国作为世界第二大能源消费国，单位GDP能耗数倍于发达国家，这主要是经济结构不合理造成的。在节能减排的大前提下，我国的地源热泵产业也开始蓬勃发展，众多关于地源热泵的研究大量涌现。而有关将相变材料作为回填材料的一部分填入地源热泵井中的研究却一直处于空白状态。相变材料具有相变潜热大的优点，当其作为回填材料时理论上可以显著的提高地源热泵的单井出热量；但是其导热系数很低，阻碍了土壤与水的传热。 文章从实测具体数据和理论分析两方面入手，围绕地源热泵地下传热和蓄能情况的问题，展开一系列研究。对相变材料回填的地源热泵的理论可行性进行两方面的分析：一、该种地源热泵的蓄能能力；二、该种地源热泵的传热能力。并最终根据数据得出相变材料回填的地源热泵可以显著提高地源热泵的单井出热量的结论。

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第一章 绪论

1.1地源热泵简介

1.1.1国内外地源热泵概况

1.1.2地源热泵的特点及工作原理

1.2相变材料国内外研究现状

1.2.1国外相变材料研究概况

1.2.2国内相变材料研究概况

1.3本课题的目的及意义

1.4本课题的研究内容及方法

第二章 回填土性质对直埋管地源热泵影响

2.1回填土基本参数

2.2回填土基本传热系数关系

第三章 地温试验介绍

3.1实验简介

3.2实验系统的建立

3.3实验可行性分析

3.3.1测试井的代表性

3.3.2热损失或热增益

3.3.3测试持续时间

3.3.4供电稳定性

3.3.5无干扰地温对分析程序造成的影响

3.3.6不同深度土壤导热系数的变化造成的影响

3.3.7地下水流动的影响

3.4实验过程

第四章 实验数据整理

4.1铂电阻标定

4.2实验结果分析

第五章 相变材料的选择

5.1可选用的相变材料简介

5.2相变材料选择

5.2.1冬季相变材料的选择

5.2.2夏季相变材料的选择

第六章 相变材料回填的地源热泵理论分析

6.1物理模型及数学描述

6.1.1物理模型

6.1.2数学描述

6.2用准稳态法求解凝固(熔解)问题

6.2.1无量纲化

6.2.2准稳态近似方法的应用

6.2.3简化方程组的求解

6.3具体数据理论分析

6.3.1蓄热能力分析

6.3.2传热能力分析

6.3.3综合供热(冷)量分析

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2远期研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢