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地下水渗流对土壤耦合热泵换热器传热的影响

发布于:2015-06-28 20:57:28 来自:暖通空调/热泵工程 [复制转发]
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地源热泵技术,是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,通过消耗电能,在冬天 把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方,在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖 方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。地源热泵是一种先进的技术,它高效、 节能、环保,有利于可持续发展,在欧美应用较为 广泛,但在我国尚处于起步阶段。
地源热泵(ground-source heat pumps,GSHP)系 统包括三种不同的系统[ 1]:以利用土壤作为冷热源 的土壤源热泵,为地下耦合热泵系统 (ground-coupled heat pump systems)或者叫地下热 交换器热泵系统(ground-heat exchanger);以利用 地下水为冷热源的地下水热泵系统(groundwaterheat pumps);以利用地表水为冷热源的地表水热泵 系统(surface water heat pumps)。在地源热泵的三 种不同的系统形式中,由于采用地下埋管换热器, 使得土壤源热泵的技术难度最大,设计和施工困 难,所以一直是地源热泵技术的难点和核心所在。 地源热泵地下传热模型理论基础有三种[ 2-3],如 线源理论(Kelvin 1882,Ingersoll 1954)、圆柱源理 论(Carslaw&Jaeger1946)以及其他数学模型 (Mei&Emerson 1985,Muraya,et al.1996, Rottmayer,et al.1997)等,国内在地埋管换热器传 热理论方面已开展了不少工作[ 4-7],但相对实验研究 而言明显滞后。然而,岩土体是固、液、气相混合 的多孔介质,对于地下竖直埋管换热器而言,由于 穿越各种不同性质的地质层,各地质层的性能都会 极大影响其传热过程,尤其是盘管管段大部分位于 地下水位以下的岩土体饱和区内,地下水流动的影 响尤为重要,对于孔隙率大、渗透系数较高的含水 层,作用更为明显,现有的国内外资料也已经证实 了这一点。因此,考虑不同的地质层、地下水流动 等因素的影响是很必要的。影响地埋管地源热泵系统性能的因素较多,包括地下水流动、回填材料的 性能、换热器周围发生相变的可能性以及沿管长岩 土体物性的变化等等,如何完善地埋管换热器的传 热模型,使其更好地模拟地埋管换热器的真实换热 情况,确定最佳地埋管换热器的尺寸是发展和推广 地埋管地源热泵的关键。因此,有必要对影响地下 热交换器设计的地下水流动进行理论分析。
1.地下水流动对地埋管换热器的影响
任何地区在一定的地下深度都存在一个含水 层,地下水渗透和流动无处不在。在钻井现场设计 过程中,许多复杂情况都是由于地下水的流动而导 致的,地下水的流动不仅影响到岩土热传导率测定 的准确性,而且影响到整个换热器的长期性能。当 然,地下水流量大时会因为热对流而有利于系统换 热[ 8-9],此时如果在设计中考虑地下水流动影响,会 减少了热交换器的设计长度。为了方便实际工程中 的设计,有必要引入一个判别条件来判定什么时候 该考虑地下水流动对换热器设计的影响,国外普遍 引入Pe数 [10]&
  • suncher01
    suncher01 沙发
    关于地下水渗流对地源热泵的影响的研究确实是必要的。
    但目前大部分只是研究了单管工况下渗流对换热的影响,井群工况下,由于相互之间的热影响和热传递,渗流的有利影响会明显减弱。
    所以亟待解决井群工况下的渗流影响计算问题,这样才能切实的指导项目实施,否则有可能过于乐观的估计渗流的作用。
    2015-07-03 22:18:03

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这个家伙什么也没有留下。。。

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