- 对48m深双U型地埋管进行热响应测试,并使用线热源模型对实验数据进行分析。计算得到该测试地点土壤导热系数为1.44W/(m.K),进水温度为37℃时,每米井深散热量为91.14W/m。在实验的基础上,建立地埋管全尺寸换热模型,该模型水流进口条件与实验一致,土壤导热系数、地下初始温度等均为实验测得数据。以换热量比较,模拟结果与实验结果相差6.8%。在验证模型精度的基础上,对50m、60m、70m埋深的单U及双U型换热器进行模拟比较。进水温度为36.85℃时,对于单U型管,单位井深换热量分别为59.19W/m、56.23W/m、53.40W/m;对于双U型管,单位井深换热量分别为94.16W/m、90.00W/m、85.93W/m。不同深度的地埋管,双U型换热性能优于单U型,散热量约高37%,但是单U型管出水温度低于双U型管。
地源热泵系统因其可以高效利用浅层地热能，被认为是本世纪{zj1}发展前景的热泵空调技术之一[1~2]。闭式地埋管是地源热泵系统的主要埋管形式，最常见的有单U 型、双U 型、W 型，不同的埋管形式对换热性能的影响较大。确定不同埋管形式的换热性能，在工程设计及运行中具有重要的意义。自从20 世纪50年xx始研究埋管式地源热泵系统起，在传热分析中就广泛采用Kelvin 的线热源模型[3]。它是地埋管换热器传热分析的一个基础。利用线热源模型分析热响应测试台记录的数据，能够计算出土壤的导热系数及不同运行温度下的单位井深换热量。数值模拟是研究地埋管换热器性能的有效方法，通过实验的验证具有较高的精度[4~5]。
1 地埋管换热器的热响应测试
对地埋管换热器的热响应测试采用了专门设计的实验台。该实验台包括测试设备、控制设备、测量设备、数据采集系统等部分组成(如图1)。测试设备能够模拟夏天制冷工况和冬天制热工况，制成所需要的冷水和热水，用于地埋管换热性能实验。控制设备能够根据需要调节所需的出水温度、流量和压力。测量设备由传感器和仪表组成，用于测量系统的温度、压力、流量等参数。控制设备和测量设备均采用美国NI 的FP 模块，使用485 通信协议，实现模块与上位机之间的联系。数据采集系统基于Labview 软件平台，开发了自动化数据采集、数据存储、安全控制的计算机程序，该程序还具备远程控制和远程数据采集的功能，每隔10 秒钟采集一次数据，每隔2 个小时自动存储系统中的测量值[6]。
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