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摘要
建立了一种能够模拟实际气候条件下地源热泵竖直U形管换热器长期换热过程的复合数值模型。模型由一个三维模型和一个适配于实际工程问题的二维管群模型配套组成。其中三维模型输出的暂态模拟结果被用作二维模型的输入边界条件。模型能够在耗费相对较小计算量的同时给出较为准确的长期暂态模拟结果。根据杭州当地覆盖一个供冷季、过渡季及一个供暖季的实测数据,整理研究了土壤热力学能在实际气温及换热器运行条件下的变化规律、进出口水温波动及其影响因素,并分析了长期换热影响下的管群不同深度的温度分布情况。研究发现,经过一个供冷季、过渡季和供暖季后,半径2 m以内的三维计算区域土壤的热力学能上升了0.292 MJ,与仅受气温影响的情况相比,土壤的相对热力学能增量为1.037 MJ,相对温度增量为0.28K,反映出长三角用户对冷量的年需求量明显高于对热量的年需求量,多余热量会随时间推移在土壤中产生热堆积,对换热效率起到负面影响。地下1.5 m观测点的温升曲线峰值滞后于地下0.5 m观测点约2周,反映出沿埋管深度较深的点的温升曲线在相位上整体滞后于深度较浅的点。系统运行条件下,整个供冷季和供暖季,地埋管的出水口水温与同时刻气温温差均值分别为-8.313 K和9.077 K。对管群进一步分析,发现热堆积主要集中在7 m以下的土壤层,且在管群的转角处影响半径更大,并随深度增加而缓解。
- 出版日期2018
- 单位上海交通大学
