基于季节性储能的地埋管换热器优化及性能研究
土壤源热泵由于利用低品位可再生能源，被称为21世纪绿色环保的空调系统。该系统的核心是地埋管的设计及其与周围岩土的复杂换热。然而这种系统，在工程案例中所暴露的问题是:钻孔埋深过大，流体与深处土壤的换热性能变弱，同时极大地增加了钻孔初投资;另外由于土壤导热系数较小，传热热阻较大，使得地埋管周围一定距离的土壤能量得不到充分利用，不仅浪费了部分地埋管的占地面积，而且不利于土壤的有效蓄能。 本文基于季节性储能，建立管群的优化模型，以常规设计的占地面积与钻孔费用为临界标准，得到了不同的小埋深，小间距组合方案，进而选取四组模型进行动态模拟。 本课题利用DeST计算了南京某办公建筑的动态负荷，而后根据选取的四组管群模型，借助FLUENT及利用C语言编辑UDF程序进行数值模拟，得到流体与土壤的换热特性。模拟结果表明:1）小埋深，小间距的管群布置方式相比常规设计模式，在满足相同储能的情况下，可以更有效的节约占地面积及钻孔费用;2）优化模型中，虽然钻井数增多，但埋管间距大于1m时，仍可以有效降低钻井费用;而当埋深大于25m时，也可以有效降低管群占地面积;3）优化模式中，管群内层可以有效的蓄能，以备下个季节使用;4）提前控制管群吸放热不平衡率的前提下，经过一年工况后，优化模型对应的土壤温度不平衡率低于5％;5）不同径向距离处的土壤温度梯度较小，表明土壤能量可以被充分利用。
建筑工程;空调系统;地埋管;季节性储能;换热特性
南京理工大学
硕士
供热、供燃气、通风及空调工程
余延顺
2016
中文
TU831.3
101
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）