隧道衬砌换热器地源热泵长期性能数值分析

摘要

为研究亚热带地区山岭隧道衬砌换热器地源热泵系统的长期性能,建立制冷模式下隧道衬砌换热器与热泵耦合的瞬态传热三维数值模型,并通过现场热响应试验进行验证.以中国深圳市某隧道工程为依托,计算分析隧道衬砌换热器地源热泵系统持续运行10 a的换热性能.计算结果表明:运行第10年的热交换管最高进、出口温度分别为36.96℃和33.46℃,满足热泵正常工作的温度范围,比第1年都仅提升了0.06℃;运行第10年的地源热泵最低能效比为4.76,满足地源热泵能效比的要求,且相较于第1年,最低能效比仅下降了0.01;系统运行10 a后,隧道围岩温度场的影响深度约为8 m.在山岭隧道洞内通风作用下,隧道衬砌换热器周围的围岩地温场可实现自恢复,山岭隧道衬砌换热器地源热泵系统用于亚热带地区建筑制冷是可行的.