地源热泵地下换热器计算模拟及地上机组节能研究

【摘要】：土壤源热泵是一种环保节能的绿色空调技术。在北美、欧洲和日本得到了广泛的关注，研究日趋深入，应用日趋广泛。通过广泛的调研，根据我国实际的土壤、气候条件，并联系国外发展经验，对土壤源热泵技术在我国的应用前景进行了多角度的论证，对该技术在我国的应用提供了可行性分析。本篇论文综述了国外应用土壤源热泵技术的最新进展，地下岩土热物理研究的基本理论，侧重于土壤源热泵地下换热器的研究。 本文研究了地下岩土的热力性能，建立了地下岩土温度分布动态模型。比较大连地区，重庆地区和广州地区一年四季地下50米以内温度分布。对于竖直套管式地下换热器换热及其温度场的扩散建立了相应的数学模型并编制了计算程序进行了数值模拟。确定不同水流量、不同深度，不同岩土导热系数对地下换热器出水温度的影响程度。分析不同的回填材料对地下换热器传热的影响。对于U型管建立了数学模型，使用有限差分法给出了数值解法。分析了埋管材料和几何形状，回填土和管外土壤温度场各个不同工况下的动态特性。对土壤源热泵系统进行了(火用)分析，讨论地下换热器对地上机组的影响，分析不同水流量、不同埋管深度、不同岩土导热系数对性能系数和(火用)效率的影响，指出了节能的方向。对土壤源热泵系统进行经济性分析，对比传统锅炉供暖和单冷空调制冷，土壤源热泵系统有自己的优势。 【关键词】：土壤源热泵 地下换热器 数值模拟 (火用)分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TU831
【目录】：

• 1 绪论6-21
• 1.1 地源热泵研究的意义6
• 1.2 地源热泵的原理、特点和分类6-11
• 1.3 地源热泵在国内、外的发展11-19
• 1.4 土壤源热泵与普通中央空调方式的比较19-20
• 1.5 本文的主要研究内容20-21
• 2 地下浅层岩土物性与温度分布研究21-32
• 2.1 地下岩土热力性能研究21-24
• 2.2 地下浅层土壤温度分布24-28
• 2.3 大地原始温度计算模拟28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 地下换热器数学模型和计算模拟32-53
• 3.1 国外地下埋管换热器传热模型介绍32-37
• 3.2 套管式地下换热器的计算模拟37-42
• 3.3 U型管式地下换热器的计算模拟42-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 土壤源热泵耦合系统的(火用)分析53-67
• 4.1 土壤源热泵系统(火用)分析的必要性53-54
• 4.2 土壤源热泵系统(火用)分析方法54-57
• 4.3 土壤源热泵系统制冷／供热系统(火用)分析57-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 土壤源热泵系统经济性分析67-71
• 5.1 经济效果的计算和评价指标67-68
• 5.2 土壤源热泵方案的经济效果评价及结果分析68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-77

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