土壤源热泵U型地埋管的换热特性研究

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竖直U形地埋管换热器传热特性实验研究

ｃ．ｇ，：直ｕ形地埋管换热器传热特性实验研究Ａｆ．等竖．０－ｅ
第２８卷第１０期
是冷热流体之问的传热，论ｋ埋管换热器出水理地
温度可最大限度地接近土壤初始温度。而实际的情
况是：不论制冷还是制热工况，地坪管换热器的出水
ｃ分别对应的进出水温差为１８、．３℃ ；Ｃ．８１４运行６５
平台，地埋管换热器传热特性进行实验研究。钻对
ｈ进水温度３、Ｏ ℃ 分别对应的进出水温差为，５３
孔共１１口，用ｕ形地埋管，泥、润土回填钻采水膨
不同的进水温度对地埋管换热器进出水温差的
２传热特性的实验研究
２１实验平台．
实验地点选在夏热冬冷气候的武汉。为分析地
埋管换热器的传热特性，者利用土壤源热泵实验笔
影响不同。制冷工况下，行３进水温度３、Ｏ运０ｈ，５３
ｉ一
—
（１）
图１制冷工况下地埋管换热器进水温度
式中
Ｅ —地埋管换热器能效系数 —
—
对能效系数的影响
地埋管换热器与土壤的实际传热量，
ｋＷ
籁
—
—
地埋管换热器与土壤的最大理论传
数有关。地埋管换热器换热负荷一定时，效系数能

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》范文

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》篇一摘要：本文以黄土高原寒冷地区为背景，对地源热泵中单U形地埋管换热器的动态换热特性进行了深入的试验与模拟研究。

通过实地测试与数值模拟相结合的方法，探讨了换热器的性能表现及影响因素，为该地区地源热泵系统的优化设计和运行提供了理论依据和实践指导。

一、引言黄土高原寒冷地区因其特殊的地质条件和气候特征，地源热泵系统在供暖制冷方面具有巨大的应用潜力。

单U形地埋管换热器作为地源热泵系统的核心部件，其动态换热特性直接影响到整个系统的运行效率和性能。

因此，对单U形地埋管换热器在寒冷地区的换热特性进行深入研究具有重要的现实意义。

二、试验方法与材料本研究采用实地试验与数值模拟相结合的方法。

试验地点选在黄土高原寒冷地区的典型地区，通过安装单U形地埋管换热器，收集运行数据。

同时，建立数值模型，运用计算流体力学和传热学原理进行模拟分析。

试验所使用的单U形地埋管换热器材料为高分子复合材料，具有良好的耐寒性和换热性能。

三、试验结果与分析1. 动态换热特性试验结果通过实地测试，得到了单U形地埋管换热器在不同工况下的进出口水温、流量、土壤温度等数据。

分析表明，在寒冷地区，地埋管换热器在冬季供暖时，从地下吸收热量，进出口水温差异明显；在夏季制冷时，则向地下释放热量。

2. 影响换热特性的因素影响单U形地埋管换热器动态换热特性的因素包括土壤的热物性、地下水流动状况、换热器埋设深度及间距等。

其中，土壤的热物性是影响换热效率的关键因素。

3. 模拟研究通过建立数值模型，模拟了单U形地埋管换热器在不同工况下的运行情况。

模拟结果与试验数据基本吻合，验证了模型的准确性。

模拟结果还显示，通过优化换热器设计参数和运行策略，可以进一步提高换热效率。

四、模拟研究与优化建议基于模拟研究结果，提出了以下优化建议：1. 优化换热器设计：通过调整单U形地埋管换热器的结构参数，如管径、间距等，以适应黄土高原寒冷地区的特殊环境。

土壤源热泵单U型埋管换热器短期运行换热分析

第３卷第ｌＯ期
２１００年３月
辽
宁石
油
化
工
大
学学
报

Ｖｏ１０．３Ｎｏ．１
Ｍａ．２Ｏ１ｒ０
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文章编号：６２６５（０００ —０５ —０１７— ９２２１）１０１４
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土壤源热泵地埋管换热实验研究

至Ｕ型地埋管中，沿程与周围土壤进行热量传递后又回到冷热源装置中，实现地埋管与土壤之间的传热，根据地埋管进出口水温差以及水流量可
分析地埋管的换热能力。
资料。根据有关理论求取单位长度换热量的准确
行性能和经济性。关键词：土壤源热泵；地埋管；单位井深换热量
中图分类号：Ｔ０１Ｑ５．５文献标识码：Ａ文章编号：１７ —０７２０）３０５ —５６２７３（０８０ —１７０
对于土壤源热泵系统设计而言，地埋管换热
量一般很难获得详细的地质结构和土壤热物性Ｊ
管换热器建立土壤源热泵系统实验台架，用于土
壤源热泵运行时整个系统性能和独立地埋管换热性能试验。整套实验装置和测试系统详细情况参
阅文献［，】８９。冷热源中的较高温度（季）或较夏低温度（冬季）的循环水，在循环水泵驱动下流
行方式对单位井深换热量的影响。实验表明，提高进水温度、流量、钻井深度以及选择合适的埋管类型可增强地埋管换热能力，间歇运行方式能够最大程度利用土壤蓄能特性，使地埋管始终能够高效换热，相比连续运行提高了３．％，但进水温度、流量和钻井深度不能无限增大，其大小的选择需要考虑土壤源热泵主机运３９

土壤热泵垂直u型埋管换热器传热分析

同济大学张旭等人从 1999 年开始在美国联合技术公司(UTC)的资助下进行了为期多年的一项土壤-太阳负荷热源的研究重点针对长江中下游地区含水率较高的土壤的蓄热放热特性进行测试同时李元旦等人在同济大学建成的大型土壤源热泵实验台上进行了冬季供热等方面的研究[13]
重庆建筑大学的刘宪英等人从 1999 年开始在国家自然科学基金的资助下进行了浅层竖直埋管换热器地源热泵的采暖和制冷特性研究他们结合我国的国情,把实验的重点放在埋深 L=10m 的浅埋换热器方面并介绍了套管式换热的传热模型[14]
地能产业化将更具规模国家已经制订 2001— 2010 年新能源和可再生能源产业规划 “十五”清洁能源科技发展计划地能开发规模和科学技术将取得重大突破
总之热泵技术在我国虽然起步较晚但有着广阔的前景随着热泵及其各种驱动装置的研制和热泵系统的试验研究工作的深入开展热泵技术将在我国得到越来越广泛的应用在节能工作中将发挥日益重大的作用
2 土壤的蓄能特性实现了冬夏能量的互补大地本身就是一个巨大的储能体具有较好的储能特性通过埋地换热器夏季利用冬季蓄存的总储量进行空调制冷同时将部分热量蓄存于土壤中以备冬季采暖用冬季与夏季刚好相反利用夏季蓄存的热量供暖同时蓄存部分冷量以备夏季空调用这样就实现了冬夏能量的互补性另一方面也提高了热泵的性能系数达到了明显的节能效果
垂直埋管占地面积少且土壤深度越深温度越稳定有利于系统的换热但是其安装费用也越高垂直系统根据埋设方式的不同大体上可分为三种形式 U 型管形式套管型和单管型如图 2-2 所示垂直埋管热泵系统按其埋管的深度又可分为深埋管和浅埋管两种浅埋深度一般为 8m 至 15m 深埋的钻井深度由地质条件及经济条件决定一般为 33m 至 180m 不等埋深越深换热性能越好若地面可利用面积较小用竖埋管作为热交换器可建成为大型建筑服务的土壤源热泵系统[16][17]

单双U形地埋管换热器传热特性模拟研究

单双U形地埋管换热器传热特性模拟研究随着全球能源危机日益突显，热泵技术作为一种高效节能的供暖方式越来越受到人们的关注。

而地埋管换热器作为热泵系统中的重要组成部分，其传热性能直接影响到整个系统的工作效率。

本文就单双U形地埋管换热器的传热特性进行模拟研究。

一、单U形地埋管换热器单U形地埋管换热器是指换热器只有一个U形管道，其结构简单。

我们可以通过建立数学模型进行仿真，来研究其传热特性。

首先，根据热传导理论，建立平衡方程式，得到地埋管土壤与输送介质的温度分布和热流密度分布等参数。

然后，通过有限元方法对方程式进行离散化求解并反演得到所需参数，最终得到地埋管热流密度和效率等相关参数。

接着，对单U形地埋管进行热传导仿真分析。

首先，将地下环境与热交换器连接起来，然后在仿真软件中设定边界条件、材料特性等，进行模拟计算。

通过仿真分析得出：当流量增加时，固定的温度差会导致热交换器内高温处热流密度增大，而整个热交换效率却并未因此提高。

同时，随着土壤温度和热传导率增大以及径向间隔增加，热交换器的热传递效率也随之提高。

二、双U形地埋管换热器双U形地埋管换热器是指在地下开挖两个U形管道，使得两个U形管道相互独立，不同的介质可以通过两个管道进行独立的传热。

同样，我们可以通过数学模型对其进行仿真研究。

首先，对双U形地埋管进行研究，设定其结构参数、工作状态、介质流量、土壤热传导系数等各种参数，通过有限元方法进行数值模拟分析得到传热状态。

接着，针对静态工作条件下，双U形地埋管换热器的传热效率进行分析。

通过仿真计算，得出以下结论：影响效率的关键参数之一是热源侧介质流量，因为其直接影响热流密度。

同时，在两个U形管道中，热源和热载体的流量应该相等，以降低换热器内部的流动阻力和温度梯度，并提高传热效率。

总结：单双U形地埋管换热器的传热特性研究是研究热泵系统中关键技术的重要组成部分。

通过数值模拟研究，可以揭示其传热机理和传热特点，为热泵系统的设计和工程应用提供理论指导。

U型埋管地热换热器的传热模型及换热性能的提高

U型埋管地热换热器地传热模型及换热性能地提高摘要高效利用可再生清洁地地热能、提高人居环境地舒适度并实现节能环保是本课题研究地主要目地 . 传统地空调系统受环境温度影响大、能效较低。

水源热泵空调系统存在回灌难、污染地下水等问题。

土壤源热泵空调系统在供暖、制冷、供热水等方面具有运行稳定、效果良好等优点 , 在国外己广泛应用 . 但国内地研究与应用起步较晚 , 解决地埋管换热器与土壤间地强化传热、系统初投资较高等问题是推动其发展地关键 . b5E2RGbCAP本文以竖直U型埋管换热器为研究对象，采用数值模拟方法对影响地埋管换热效率地各种因素进行研究 , 结果表明 , 井深、流体速度、回填材料导热系数及支管中心距对换热地影响较为明显，当井深小于150m时，增加井深使换热器地总换热量增大，但当井深大于250m时，由于支管间热短路现象加剧，随着井深地增加总换热量趋于平缓，且钻井费用提高，因此最佳井深范围可取 150m-250m提高 u 型管内流体地流速 , 使总换热量与 u 型埋管换热器效率增加 , 当流速超过 0.8m/s 时两者地增加速率都已很低 , 而同时 u 型管进出口压降却迅速增大 , 因此, 推荐 u 型管内经济流速范围为 0.4m/s-0.8m/s. p1EanqFDPw关键词地源热泵；换热器；传热模型；换热器效率引言随着传统不可再生能源地不断消耗 , 能源紧缺地问题日益严重 , 具有节能特点地地源热泵（ground source heat pump> 系统越来越受到人们地关注 . 地源热泵系统是一种利用地下浅层地温地热资源 <常温土壤或地下水）地既可供热又可制冷地高效节能热泵系统 . 它卞要包括三个部分 :从土壤、地下水或地表水吸热 / 放热地装置；热泵机组；送风系统 . DXDiTa9E3d 根据地源热泵祸合换热系统地换热方式 , 可以把地源热泵系统分为闭式循环系统和开式循环系统 . 本文研究地是闭式循环垂直式热泵系统 . 设置地热换热器是闭环地源热泵（或称地下偶合热泵）空调系统地最大特点 . 这种地热换热器中地传热是管内流体与周围岩土之间地换热 , 与两种流体之间换热地常规换热器有很大地不同 . 通常地热换热器有水平和竖直两种布置方式 . 竖直布置地地热换热器通常都是在钻孔内布置 U 型地塑料管 ,再加上回填材料 , 与周围岩土构成一个整体 . 由于竖直埋管地热换热器具有占地少、工作性能稳定等优点 ,己成为工程应用中地主导形式 . 对其传热模型地研究也就成为开发地源热泵空调系统首要地课题 . 地源热泵空调系统地主要缺点是其地热换热器地初投资较高 ,这也是阻碍地源热泵空调系统发展地主要原因之一 . 因此对地热换热器地结构进行优化设计,并提供可靠地设计计算模型是降低地热换热器造价地重要途径, 也是推广地源热泵地关键技术之一 [1]. RTCrpUDGiT对地源热泵U型管地下换热器地研究，在工程上国内外主要使用线热源模型和柱热源模型[2-3],虽然模型考虑了 U型管地具体形状以及其他影响因素，但由于使用地都是一维模型 , 只研究某水平平面 , 不能全面反映整个换热区域地换热情况[4-5]. 刁乃仁等通过解读地方法得出了一维和准二维地模型 [6].. 但其一维和二维模型主要是建立在回填土区域 , 由于 U 型管地下换热器传热地不均匀性 , 回填土最外层地壁温显然不是均匀地 . 而且在非稳态过程中 , 回填土最外层壁温很难确定.为了研究整个换热区域地情况,本文使用CFD数值仿真软件对地下 U 型管换热器进行了模拟，进而研究了 U型管换热器主要参数对U型管换热器换热效率地影响 .5PCzVD7HxA1.数学模型1. 1 假设条件由于 U 型竖直埋管地下换热器地几何形状和土壤传热地复杂性 , 为了减少网格数量和降低计算地难度 , 所以要进行必要地简化 . 同时, 为了保持所得结果地精度符合工程要求 , 作如下假设 : jLBHrnAILg<1 ）土壤是均匀地 , 而目在整个传热过程中土壤地热物性不变 . 由于地下换热器引起地土壤温度变化比较小 , 因此可以这样假设 . xHAQX74J0X<2 ）忽略土壤中水分迁移地影响 .（ 3> 忽略 U 型管管壁与回填材料、回填材料与土壤之间地接触热阻 .(4> 忽略地表温度波动以及埋管深度对土壤温度地影响，认为土壤温度均匀一致，初始阶段为当地地年平均气温.LDAYtRyKfE(5> 认为U型管底部弯管是绝热地，而流体地速度分布和方向改变.(6>钻孔间距足够大，忽略孔与孔之间地传热影响.1.2 一维导热模型工程上对单U型埋管与地层地传热问题，通常分为两部分来处理.一是钻孔内部地传热，二是由钻孔壁面至外部地层之间地换热.与钻孔壁以外部分地传热过程相比，由于钻孔内部(包括回灌材料、管壁及传热介质>地几何尺寸和热容量都相对要小得多，而且其温度变化都较为缓慢，因此可将钻孔内部地传热过程当作稳态地传热过程来处理.除了对于讨论地时间尺度小于数小时地动态问题外，这样地简化已被证明是合理地和方便地.另一方面，由于钻孔地深度远大于其直径，因此，岩土和钻孔地回灌材料中地轴向导热，与横截面内地导热相比可以忽略不计.由于U型管地结构特点，钻孔横截面上地导热明显是二维地，求解较为困难. 因此，工程上采用地最简单地模型是把钻孔中U型管地两个支管简化为一个当量地单管[8],由此回避了 U型埋管两支管与钻孔因不同轴而带来地复杂问题，并进而把钻孔内部地导热简化为一维导热.显然,这样地模型缺乏理论依据，过于粗糙, 当然无法讨论U型管两支管地位置及其相互间地传热对整个换热过程地影响.简化地一维模型不能反映管间距和孔外地层地导热系数对孔内热阻地影响.Zzz6ZB2Ltk1.3二维导热模型在忽略轴向导热地条件下，如果U型管地两根支管单位长度地热流分别为q1 和q2,根据线性迭加原理，所讨论地稳态温度场应该是这两个热流作用产生地过余温度场地叠加.这就是钻孔横截面上地二维稳态导热模型[7]. dvzfvkwMI1二维模型地引入，对于钻孔横截面上地导热热阻，包括支管与孔壁间地热阻和两支管间地热阻，给出了定量地解读式，进而可以分析讨论U型管在钻孔中地几何配置对导热地影响.因此，二维模型明显优于一维模型.但是在此二维模型中也没有考虑两支管内流体温度沿深度方向地变化.rqyn14ZNXI1.4准三维导热模型一、二维模型都因为没考虑流体温度沿程地变化，因此不能确定各个横截面上地传热量；而且忽略了U型管由于两支管中流体温度地不同而引起地热流“短路”现象.因此,在二维模型地基础上，流体温度在深度方向地变化必须予以考虑.考虑管内流体温度沿着深度方向上地变化，为保持模型地简明，钻孔内固体部分地轴向导热仍忽略不计.这可称为准三维模型[8]. EmxvxOtOco2.各种因素对换热性能地影响2. 1管腿中心距和竖井直径地影响将U形管地管腿中心距分别设为100mm, 80mm, 60mm其他条件与上述模型一样，计算所得每 M深井地平均热流量为 28.82w/m, 27.43w/m,25.13w/m.由此可见，中心距越小时，热流量越小，这是因为，管腿中心距越小，管腿之间相互影响越大.在热阻一定地情况下，埋管周围温度越高，热流量越大，两管腿之间影响越小，相反，埋管周围温度越低，热流量就越小，两管腿之间影响就越大.U型管周围部分,温度依次降低，也正说明了热流量随管腿中心距地减小而减少.而且管腿中心距由84mm 到60mm热流量下降地程度是1 OOmrSJ 80mnd地 1.65倍，这也正说明：管腿中心距越小，热流量减少地程度越大，反过来说，中心距越大，热流量增大地程度越小.SixE2yXPq5流动压力损失分别为 29.98kpa. 3d.35kpa. 30.78kpa, 由此可见，中心距小时,水流经过 U形弯管时，局部压力损失较大，所以总体压力损失稍大.但是6ewMyirQFL管腿中心距为60mm时,压力损失仅比管腿中心距为100mm时大2.7%,因此管腿中心距对压力损失影响很小，可以忽略不计.kavU42VRUs因此，在竖并允许地范围内，为了保证较大地热流量和较小地压力损失，尽量保持较大地管腿中心距，但是由于管腿中心距越大，增加地热流量就越少，因此,没有必要为保持较大管腿中心距，而增加竖井直径，这样会得不偿失.将竖井地直径分别设为200mm. 250mm. 300mn其他条件与上述模型相似,得到地单位深井热流量分别为 28.82w/m. 29.7w/m, 30.35w/m, 这是因为回填物地热阻小于周围土壤 ,竖井直径加大相当于传热热阻减小 , 所以热流量较大 . 但是由计算结果可知,直径为300mn竖井地热流量仅比200mm竖井地热流量大 5%,可见竖井直径对热流量地影响并不很大 .综上所述 , 工程上应使用适宜打井地经济合理地竖直直径 , 而不要为增大有限地热流量而使用大地竖直直径 , 因为这样做会增大工程造价 , 而其优化传热效果并不明显 .2. 2 回填材料热导率对换热效率地影响当考虑地源热泵地性能时 , 回填材料是非常重要地 , 材料要有一个较大地导热率以增加土壤地传热量 , 但这个导热率如果太大地话 , 系统反而可能产生热短路现象（热短路现象是指 :U 型管两管脚之间存在温差 , 温差最大处位于 U 型管进出口处,越往下,温差呈递减趋势，由于U型管进出口处温差大，加之两管间距离较小, 在这里可能发生较强地热量传递 , 从而使出水温度在进口段较短距离内下降（上升＞很大, 以致影响传热 . y6v3ALoS892. 3 钻孔深度对换热效率地影响除进水管进水水温取 40C、支管间距取为150mm钻孔深度改变以外,主要参数同表2.通过CFD莫拟计算,结果见图1和图2.从图1和图2可以看出,在钻孔深度增加时，出水口出水平均温度几乎是线性下降，但当钻孔深度超过80m后, 两支管地温升比急剧增加,从80m地 2急剧增加到100m地3,支管间地漏热加剧从而降低了单位管长地换热效率 . 因此, 建议钻孔深度不要太深 , 对要求较低出水温度地工况可以使用两个 U型管并联工作来减少支管间地温升比，提高单位管长地换热效率 .M2ub6vSTnP30^0 SO1090 10钻孔深度/m图1出水温度随钻孔深度地变化曲线Fig.5 Change of the outlet water temperature with holedepth OYujCfmUCwand outlet temperatures2.4不同流速对热效率地影响根据工程经验，管内流速一般都小于1.2m/s,拟选取1.2m/s,0.9m/s,0.6m/s,0.5m/s,0.4m/s,0.3m/s,0.2m/s,0.15m/s. 流速为 1.2m/s 时,管内流动雷诺数为20000,0.12m/s 时，雷诺数为2000,这样地选取覆盖了从过渡流到旺盛紊流地不同流态，其单位井深平均热流量变化情况如图7. sQsAEJkW5T由图3可知,在进口水温一定时，传热量随流速增大而增加，但是变化趋势逐渐变缓•流速在0.12-0.4m/s 地阶段，换热量随流速地增加幅度较大，而0.4- 31 iH图2两支管地温升比随钻孔深度地变化曲线Fig.6 Change of the specific value between inlet with hole depth euts8ZQVRd0.6m/s地阶段,换热量随流速地增长幅度较小，约为原来地一半甚至更小，流速在0.6m/s以上时，换热量随流速地增加改变地幅度已经很小，也就是说，每增加单位流速得到地热流量增量随着流速地增加在减小.GMsIasNXkA图3不同流速下热流量地变化趋势3.结论（1>地源热泵U型管地下换热器地换热效率随支管间距地增大而增加，但当支管间距增加到一定值后支管问距地增加对 U型管地下换热器换热效率地影响变弱. 在使用地回填土材料热导率变大时，支管间距地变化对U型管地下换热器换热效率影响变大，因此建议在使用高热导率材料地同时应该适当加大U型管两支管地间距.TlrRGchYzg<2 ）地源热泵U型管地下换热器地换热效率随回填土材料热导率地增加而增大•为了提高U型管地下换热器效率，应该努力提高回填土层地热导率.7EqZcWLZNX （3）在钻孔深度增加时，出水口出水温度几乎成线性下降；但是当钻孔深度超过80m时,两支管地温升比急剧增加，从80m地2急剧增加100m地3,支管间地热损失加剧，从而降低了单位管长地换热效率•因此，在实际操作中建议钻孔深度不要太深，对要求较低出水温度地工况可以使用两个U型管并联工作来减小支管间地温升比,提高单位管长地换热效率.lzq7IGf02E数减小,如果流动状态由紊流流动变为层流流动 , 则对流换热系数变化就很显著并且由于地下换热埋管是闭环系统 , 水泵扬程只需克服沿程摩擦阻力和局部阻力不考虑提升高度 , 因此, 流速可以适当取高一些 , 以保证管内流体流动处于紊流状态,从而增加对流换热系数 .但是如果流速过高 , 压力损失会很大 , 增大了循环水泵地扬程 , 得不偿失 , 因此 , 我们应综合考虑热流量和压力地损失 . zvpgeqJ1hk4.研究方向及应用前景目前地源热泵系统地应用以每年10%左右地速度递增 , 未来对于该系统地研究将更集中于高效率和低投资方面 . 未来对于地源热泵系统地研究将主要集中在以下几个领域：4.1 地源热泵系统仿真模拟研究通过仿真模拟技术对地源热泵系统能耗、设计、控制等方面进行分析地手段已经成为对于研究地重要方式之一 , 而地下埋管换热器 <ground-loop heat exchanger ) 是地源热泵系统地重要组成部分 , 它地换热情况是研究地重点 , 因此对于地源热泵系统地仿真模拟 , 主要研究方向集中于地下埋管换热器模型地建立和优化 .4.2 地源热泵系统控制策略研究对地源热泵系统而言 , 如何能够更有效地进行长期稳定地制冷或供热是评判该系统优劣地标准 . 建筑物冷热负荷和地下埋管换热器向土壤地排吸热量不均、地下埋管换热器地换热量受地下水渗流影响等问题 , 同时空调系统中多种冷热源地综合利用已越来越普遍 , 因此对于地下埋管换热器系统控制策略研究显得尤为重要 .4.3 地下埋管换热器填料优化研究对于地下埋管换热器孔洞中填料地优化研究有利于提高地下埋管换热器和土壤之间地换热量 , 提高系统地效率 . 4.4 土壤导热率测试技术研究地下埋管换热器地传热过程较为复杂 , 涉及地因素较多 , 因此建立和完善地下传热模型 , 使其具有更好地适应性和计算精度 , 为地下埋管换热器地设计和土壤热物性地测定提供理论基础必将成为研究工作地重点 . 同时, 在系统地施工中 , 如何能够快速有效地通过测试和仿真 ,从而得到土壤物性参数 , 是目前实际工程中所关心主要技术问题之一 .4.5 多种影响因素地考虑和螺旋埋管等不常见换热器地研究现有地下埋管换热器模型以垂直地下埋管换热器地仿真模型居多 , 而对于水平埋管、倾斜埋管以及螺旋埋管地建模研究相对而言有所欠缺. 随着计算机仿真技术地不断发展 , 考虑到管群地影响、土壤冻融地影响、地下水渗流等相关因素地影响, 必然需要对地下埋管换器仿真模型加大研究地投入 . NrpoJac3v1 参考文献[1]曾和义,刁乃仁, 方肇洪.竖直埋管地热换热器钻孔内地传热分析 .太阳能学报 ,2004,25(3> ： 3991nowfTG4KI[2]Gu Yian, O ' Neal Dennis L. An analytical solution to transientheat conduction in a composite region with a cylindrical heat source.Trans ASME,1995,117:242 fjnFLDa5Zo[3]柳晓雷, 王德林,方肇洪. 垂直埋管地源热泵地圆柱面传热模型及简化计算山东建筑工程学院学报 ,2001, 16( 1>: 47 tfnNhnE6e5C,Spitler ,J D. A short time step response factor[4] Y avuzturkmodel HbmVN777sLfor vertical ground loop heat exchangers. ASHREAETrans , V7l4jRB8Hs1999, 105( 2>:475[5] Muraya N K ,O ' Neal D L,Heffingt on W M. Thermal interferenceof adjacent legs in a vertical U-tube heat exchanger for a groundcoupled heat pump. ASHREAE Trans,1996,102(2>：1283lcPA59W9[6]刁乃仁,曾和义,方肇洪.竖直U型管地热换热器地准三维传热模型. 热能动力工程 .2003, 18( 4> : 387[7]. Diao N R, Cui P and Fang Z H, The thermal resistance in a borehole ofgeothermal heat exchanger, Proceeding of 1th2International Heat TransferConference,France, 2002.mZkklkzaaP[8]曾和义，方肇洪.U形管地热换热器中介质轴向温度地数学模型山东建筑工程学院学报 ,2002,17(1>:7-11.AVktR43bpw。

地源热泵U形地埋管换热性能及其影响因素分析

２０１３年３月第ｌ期
河北工程技术高等专科学Ｉ校Ｌ学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＢＥＩＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＴＥＣＨＮＣＡＣＯＬＬＥＧＥ
Ｍａｒ．２０１３
ＮＯ．１
数，ｄ；Ｈ为土壤深度，ｍ；ｒ为时间，ｄ。
每年土壤的最低温度和最高温度为
ｔＬ — ｔＭ — ＡｅＸｐＬ — （志）。ｊ
（２）
ｔＨ — ｔＭ＋Ａｓｅｘｐｌ一 Ⅳ ）ｊ
式中帆ｔ为每年土壤的最低温度，Ｃ；￡ｎ为每年土壤的最高温度， ℃；其他符号的意义同式（１）。
（６）
因为埋管井内回填材料和埋管自身的热容量相对于埋管传热量和土壤的热容量来说，可忽略不计，所以管内流体到埋管井壁这一区域的传热可按稳态处理，管内流体与埋管井壁的温差为
ＡＴｆ — Ｔ一Ｔｆ：＝：ＱＲ（７）
以下假设： ① 土壤均匀分布，且热物性参数保持不变； ② 地埋管和土壤之间的传热只看作是纯导热的传热过
程，不考虑地下水流动换热； ⑧ｕ型管换热器用一个等效单管换热器代替，等效管管径为Ｄ一，ｚ专Ｄ。，Ｄ。为ｕ型管外径，对单ｕ型管，＝：：２，对双ｕ型管，一４； ④ 忽略所有接触热阻； ⑤ 竖井埋管之间无任何热干扰。对于常热流密度的圆柱热源，埋管井周围无限土壤介质中的温度场分布为

土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究

关键词：土壤源热泵系统；埋地换热器；性能研究；换热量
中图分类号：Ｔ１１Ｋ２文献标识码：Ａ
ＰｒｏｍａｃｔｄｆＵｎｅｇｏｎａｃａｇｒｉｏｌＳｕｃａｕｐＳｓｅｅｒｎｅＳｕｙｏｄｒｒｕｄＨｅｔＥｘｈｎｅｎＳｉｏｒｅＨｅｔＰｍｙｔｍｆ
芄，士龙刘
２０９）００２
要：对土壤源热泵系统埋地换热器的影响因素进行研究，析三种获得土壤热物性参数的方法，分得到利用现场测
试法较精确。搭建实验台对埋地换热器传热量进行测试，发现室内负荷和埋管循环水流量对埋地管与土壤的换热量影响较大，利用圆柱源传热模型进行模拟验证，模拟结果与实验结果吻合较好。
维普资讯
２００７年第３５卷第３期
文章编号：１０－０２（０７Ｏ —Ｏ６ —００５－ பைடு நூலகம்９２０）３０３５－
流
体
机
械
６３
土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究
刘正华，汝东，陈李
（同济大学，上海摘
ｏｓｔｓｍａｅｓｉｔｅｍａｒｐｒｅａｅｂｅｎｙｅｎｎｈｔｔｅｖｌｅｔｓｅｙｉｉｔｏｓｍｏｔｃｕａｅＡｎｄｏｅｔｔｏｌｈｒｌｏｅｔｓｈｖｅｎａａｓｄａｄｆｄｔａｈａｕｅｔｄｂｎｓｕｍｅｈｄｉｉｐｉｌｉｔｓａｃｒｔ．ｄ

竖直U型埋管换热性能的研究

华中科技大学硕士学位论文竖直U型埋管换热性能的研究姓名：张虹申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：沈国民20061101华中科技大学硕士学位论文摘要本文针对武汉一办公建筑地源热泵系统，利用全年逐时负荷计算软件DeST进行了全年逐时冷热负荷计算，通过对计算结果进行处理得到了后续模拟过程所需的重要参数：逐月总冷热负荷和逐月冷热负荷峰值。

对土壤热物性的三个主要评价指标K和热扩散率a及其相应的影响因素进行了详细的分析，并根热容量c、导热系数s据非稳态导热理论建立了地下浅层土壤温度波动状况的数学模型，进一步分析得出了确定土壤初始温度的计算公式，利用该公式可对地下浅层土壤温度进行全年逐时计算。

文中分别引入了2组曲线拟合方程来描述热泵机组在制冷工况和制热工况下的性能，结合机组样本中给定的机组性能数据，计算出了制冷和制热工况下对应的曲线拟合方程的系数，得到了4组反映热泵机组性能的拟合曲线。

此外还详细阐述了确定地下换热器负荷、尺寸及布局方式的理论依据和回填材料的相关特性。

课题选用ASHRAE推荐使用的地源热泵设计模拟软件GLHEPRO 3.0来进行模拟计算，在全年逐月总冷热负荷及逐月冷热负荷峰值计算结果的基础上，综合考虑各设计参数，设计了几种不同工况，利用GLHEPRO 3.0中的GLHESIZE模块和GLHESIM模块分别对地下换热器尺寸及运行性能的主要影响因素进行了系统性的综合分析，以期为地源热泵在我国的推广应用提供建议和参考。

分析结果表明，影响地下换热器尺寸的主要因素有土壤特性、回填料导热系数、原始地温、钻孔间距、U型管两支管间距及管内循环流体流速等，影响换热器运行性能的主要因素有：U型管两支管间距、钻孔间距、原始地温、土壤导热系数、回填料导热系数及钻孔布局方式等。

换热器尺寸和运行性能关系到整个地源热泵系统的运行效果、节能效果及初投资，是评价地源热泵系统在技术方面和经济方面是否具有优势的关键指标，在设计过程中对这些影响地下换热器尺寸和运行性能的相关因素均需加以充分考虑。

地源热泵地埋管换热量的研究

地源热泵地埋管换热量的研究地源热泵是一种利用深层地表的热能来满足建筑物内部使用的新能源技术，主要是把内部室外发热能力相差较大的热源和热池进行间接传热和换热，即地热泵系统热源与用户使用热池中的热能媒介进行换热，其间可以通过地源热泵进行能量补偿，以满足用户室外温度要求的能量改造系统。

因此，地源热泵地埋管换热量的研究在热泵技术发展中具有重大意义。

地埋管的换热量的研究主要集中于以下几个方面：地埋管的排量、排量的方向以及采暖和采冷的比例等。

地埋管换热量的排量，主要是决定热泵系统能否有效地利用地温的差异；而排量的方向，则决定了地源热泵系统的效率。

采暖和采冷的比例，也是地源热泵系统采用的协调方法，必须要综合考虑地温和系统热工性质，以有效地满足热泵系统的需求。

为了更深入地研究地源热泵地埋管换热量，主要采用实验室和现场测量以及数值模拟等方法，以确定合理的系统匹配和控制参数，从而有效地利用地热资源。

首先，实验室实验可以直接测量地埋管的换热量；其次，可以采用现场测量的方法，来检测地温和排热率，并建立热泵系统的模型；最后，可以采用数值模拟的方法，实现热泵系统的性能模拟，以确定最优的配置和控制参数。

另外，在实现热泵系统的换热过程中，还有许多其他的因素需要考虑，比如控制室外环境温度、控制室内环境温度和湿度等。

研究也表明，这些环境参数对系统的效率都有着重要的影响。

除此之外，还有许多细节的设计也要考虑，比如管材材料的选择、热交换器的选择等等。

总之，地源热泵地埋管换热量的研究是热泵技术发展中非常重要的。

要想实现热泵系统的有效利用，除了必须考虑到系统内与环境之间的传热过程外，还要从系统设计和安装运行等方面进行综合分析和仿真，以此来达到高效的热泵系统换热量。

土壤热物性与地埋管换热器换热性能研究

第３１卷第２期
２１０２年４月
建筑热能通风空调
ＢｕｉｎｇＥｎｅｇｌｄｉｒｙ＆Ｅｎｖｒｎｅｉｏｍｎｔ
Ｖ１１Ｎｏ２０－．３
Ａｐｒ２０１１．２．５－１８
文章编号：０３０４（０２０ —１ — １０ —３４２１）２０５４
Ａｂｓｒｃ：ｎｔｉｐｒｃｎｔｎｅｔｆｏｍｅｈｄｉｅｎａｇｏｎｏｒｅｈａｕｐｓｓｅｓｅｇｎｅｉｇｆｒｓｉｔａｔＩｈｓｐａｅ，ｏｓａｔａｗｔｏｓｕｓｄｏｒｕｄｓｕｃｅｔｍｙｔｍｎｉｅｒｎｏｏｌｈｌｐｔｅｍａｅｐｎｓｅｔＤａａｐｏｅｓｎｄｐｓｌｅｈａｅｏｒｅｍｏｅ，ｎｈｅｔｒｓｌｓａｅｇｔｉｉｅｒｄｒｖｔｏｈｒｌｓｏｅｔｓ．ｔｒｃｓｉｇａｏｔｉｅｔｒｓｕｃｄｌａｄｔｅｔｓｅｕｔｒｏｔｌａｅｉａｉｎｒｎｗｈｎｍｅｈｄｉｇｅＵ－ｅｄｌｐａｄｔｏＵ－ｅｄｌｏｓｕｄｒｒｕｄｈａｘｈｎｅｒｐｌｄｆｒｄｉｉｇｂｒａ，ｒｌｉｇｔｏ．Ｓｎｌｂｎｏｏｎｂｎｏｐｎｅｇｏｎｅｔｅｃａｇｒａｅａｐｉｒｌｎｕｉｌｄｉｌｗｅｏｌｎ
Ｋｅｗｏｄ：ｓｉｔｅａｅｐｎｅｔｓ，ａｅａｅｑａｔｆｈａｅｔｒｏｌｔｅａｏｄｃｉｉ，ｓｉｔｅｍａｙｒｓｏｌｈｒｌｒｓｏｓｅｔｖｒｇｕｎｉｏｅｔｐｒｍｅｅ，ｓｉｈｒｌｃｎｕｔｔｏｌｈｒｌｍｙｔｍｖｙ

地源热泵地埋管换热器传热研究_2_传热过程的完全数学描述

( 1) ( 2)
管内流体换热应利用三维 N2S 方程加以描述 ,具体方程可见文献 [ 13 ] 。由于实际工程的地埋管内流动状态为湍流 ,因此对于地埋管内流动与换热方程 ,应采用适合的湍流模型进行求解。目前的湍流模型主要有零方程模型、一方程模型、两方程模型和大涡模拟 (L ES) ,与传统模式的理论方法相比 ,L ES 的求解结果更精确。由于湍流流动中不同尺度的涡的特性有本质区别 ,因此很难找到一种通用的湍流模型 ,但传统的模拟方法恰恰忽略了大 ρ 9 K +ρ μj 9 K = 9 τ 9 9 xj 9 xj μ ε 9 (ρ i ) 9 = 9 xi 9 xi μ+
He a t tr a nsf e r of g r o u n d h e a t e x c h a n g e r f or GSHP ( 2 ) : c o m p l e t e m a t h e m a ti c a l d e s c ri p ti o n of h e a t tr a nsf e r c o urs e
★ Southwest J ia otong University , Chengdu , China
3
0 引言
地埋管换热器是地源热泵技术的核心和重要应用基础。地源热泵地埋管换热器传热是一个十分复杂的非稳态传热过程。一方面 ,换热器的埋管方式、土壤特性、地下水文参数、回填材料以及地面气象参数都影响着换热器的传热过程 ; 另一方面 , 地埋管传热过程又与地面热泵机组的运行特性相互影响。由于 U 形竖直地埋管换热器的几何形状以及管内流体和土壤耦合传热的复杂性 ,建立能精确模拟所有实际情况的模型并求解 ,以现有的计算技术来说几乎不可能 ,而且也是不必要的 ,因此所有的数 3 中国博士后科学基金面上资助项目 ( 编号 :20080431241) , 成都市 “十一五” 科技发展规划重大专项建筑节能分项 , 北京市重点实验室开放课题 ( 编号 : 2008 K09) , 西南交通大学科学研究基金项目 ( 编号 : 2008B17 ) , 四川省青年科技基金资助项目 ( 编号 : 09ZQ0262076)

土壤源热泵地下U型埋管换热器传热模拟研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＢｓｎｓｖｒｌｃｍｍｏｔｂｅｔｒｎｆｒｄｌｏｒｕｄｓｕｃｅｔｕａｅｏｅｅａｏｎＵ－ｅｈａａｓｅｕｔｍｏｅｓｆｏｎｏｒｅｈａｍｐ，ｇｐｔｉａｅｒｐｓｓａｔｎｉｎｅｔｒｎｆｒｍｏｅｏｉｇｅＵ－ｂｅｉａｅｔｅｃａｇｒｈｓｐｐｒｐｏｏｅａｓｅｔａａｓｅｄｌｒｓｎｌｔｅｖｒｃｌａｘｈｎｅ。ｒｈｔｆｕｔｈＳｍｕａｅｈｎｅｐｒｔｎｃｎｉｏｙａｏｔｇｅｐｉｉｆｉｉｅｅｃｔｏ．ＴｅｉｌｔｓｔｅｗｉｔｒｏｅａｉｏｄｔｎｂｄｐｉｘｌｔｉｔｄｆｒｎｅｍｅｈｄｏｉｎｃｎｅｈｃａｇｕｅｆｔｅｅｉｗｔｒｔｍｐｒｔｒｆｔｅＵ－ｂｎｈｉｒｕｉｎｏｒｕｄｔｒ－ｈｎｅｒｌｓｏｘｔａｅｈｅｅａｕｅｏｈ－ｅａｄｔｅｄｓｉｔｆｇｏｎｅ－ｔｕｔｂｏｎｐｒｔｒｒｂａｎｄｅａｕｅａｅｏｔｉｅ．Ｋｅｒｓｇｏｎ－ｏｒｅｈａｕｙｗｏｄ：ｒｕｄｓｕｃｅｔｍｐ；ｅｔｒｎｆｒｍｏｅ；ｖｒｃｔｂｎｍｅｉａｉ－ｐｈａａｓｅｄｌｅｔａＵ－ｅ；ｕｒｌｓｔｉｌｕｃｅｒ
ｕａｉｎｌｔｏ
土壤源热泵系统由于具有节能、环保等优点，
内难以形成共识．此，采用和推广土壤源热泵技
术首先要对埋管中的流体与土壤之间的换热过程

土壤源热泵埋管换热性能与系统运行策略的实验研究的开题报告

土壤源热泵埋管换热性能与系统运行策略的实验研究的开题报告一、研究背景土壤源热泵系统是一种可持续能源利用的热泵系统。

在这种系统中，热泵通过地下埋管换热器与土壤进行热交换，从而获得热能或冷能，实现空调、采暖和热水供应等功能。

然而，土壤源热泵系统的性能受多种因素影响，如换热器材料、埋深、管径和管间距等。

因此，必须深入研究土壤源热泵系统的性能和运行策略，以提高系统的能效和稳定性。

二、研究目的本研究旨在通过实验研究，探究土壤源热泵埋管换热性能与系统运行策略之间的关系，为优化土壤源热泵系统的设计和运行提供理论依据。

三、研究内容1. 埋管换热器性能实验：通过设计实验样品，探究不同管径、管间距、埋深等因素对土壤源热泵的换热性能的影响。

2. 热泵系统运行实验：建立土壤源热泵系统的实验平台，研究不同的运行策略对系统能效和稳定性的影响，包括控制回水温度、制冷/制热水温度、系统流量等参数。

3. 系统模拟与分析：在实验研究的基础上，利用热泵系统模拟软件，对系统性能进行分析与优化。

四、研究意义1. 提高土壤源热泵系统的能效和稳定性，实现可持续发展。

2. 探究土壤源热泵埋管换热性能与运行策略的关系，为系统设计和运行提供理论依据和指导。

3. 加深对土壤源热泵系统的理解，促进新能源技术的发展与应用。

五、预期成果1. 土壤源热泵埋管换热性能实验的数据和分析结果。

2. 热泵系统运行实验的数据和分析结果。

3. 热泵系统模拟分析的结果和优化方案。

4. 本研究将撰写一份完整的学术论文，并将研究成果撰写为期刊论文或会议论文进行发表。

六、研究方法1. 实验方法：采用室内小试实验和大型机组实验相结合的方式，探究埋管换热器性能和热泵系统运行策略的影响。

2. 模拟方法：采用热泵系统模拟软件，对系统进行建模，在不同的环境条件下进行模拟分析。

七、工作计划1. 第一年：研究土壤源热泵系统的基本知识和相关文献，制定实验方案，搭建实验平台，进行埋管换热器性能实验。

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》篇一一、引言黄土高原寒冷地区，由于气候条件特殊，地源热泵的应用显得尤为重要。

地源热泵系统中的单U形地埋管换热器是整个系统的关键部分，其动态换热特性直接影响着地源热泵的运行效率及环境适应性。

因此，针对黄土高原寒冷地区的地源热泵单U形地埋管换热器的动态换热特性进行研究，不仅具有理论价值，更具有实际应用意义。

二、试验方法与材料本研究采用试验与模拟相结合的方法，对黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器的动态换热特性进行研究。

试验过程中，我们选择了特定地段的黄土作为试验土壤，并按照实际工程中的地埋管布局进行布管。

试验设备包括地源热泵、单U形地埋管换热器、温度传感器、数据采集系统等。

三、试验过程与数据分析试验过程中，我们记录了不同时间、不同工况下的地埋管进出口水温、土壤温度等数据。

通过对这些数据的分析，我们发现：1. 在寒冷季节，地埋管换热器在运行初期，由于土壤温度较低，换热效率较低。

但随着运行时间的延长，土壤温度逐渐升高，换热效率也相应提高。

2. 土壤温度的日变化幅度对地埋管换热器的运行效率有显著影响。

在日温差较大的情况下，地埋管换热器的运行效率更高。

3. 地埋管深度对换热效率也有影响。

在一定深度范围内，随着深度的增加，换热效率有所提高。

但当深度超过一定范围后，由于土壤传热性能的降低，换热效率反而下降。

四、模拟研究为了更深入地研究地源热泵单U形地埋管换热器的动态换热特性，我们采用了数值模拟的方法。

通过建立地埋管换热器的物理模型和数学模型，模拟了不同工况下的换热过程。

模拟结果与试验数据基本一致，证明了模拟方法的可靠性。

五、结论通过试验与模拟研究，我们得出以下结论：1. 黄土高原寒冷地区的地源热泵单U形地埋管换热器在运行初期，由于土壤温度较低，换热效率较低。

但随着运行时间的延长和土壤温度的升高，换热效率逐渐提高。

2. 土壤温度的日变化幅度对地埋管换热器的运行效率有显著影响。

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》范文

《黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器动态换热特性的试验与模拟研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长和环保意识的不断提高，地源热泵系统因其高效、节能和环保的特点，正受到越来越多的关注。

黄土高原寒冷地区，由于其独特的气候和地理特征，地源热泵的应用和其换热器的性能研究显得尤为重要。

本篇论文主要探讨黄土高原寒冷地区地源热泵单U形地埋管换热器的动态换热特性，通过实验与模拟相结合的方式，分析其性能及影响因素。

二、研究背景及意义黄土高原地区因其特殊的地质条件和气候环境，对地源热泵系统的运行效率提出了更高的要求。

单U形地埋管换热器作为地源热泵系统的重要组成部分，其动态换热特性的研究对于提高整个系统的能效比、降低能耗、优化设计具有重要价值。

因此，本研究的开展不仅有助于推动地源热泵技术在黄土高原寒冷地区的应用，也为类似地区的地源热泵系统设计和优化提供理论依据。

三、试验方法与模拟研究（一）试验方法本研究采用实地试验的方法，在黄土高原寒冷地区设置地源热泵系统，并进行长期监测。

试验中主要关注单U形地埋管换热器的运行情况，包括进出水温度、流量、土壤温度等关键参数。

同时，通过改变地源热泵的运行工况，如供回水温度、流量等，来研究不同工况下换热器的动态换热特性。

（二）模拟研究本研究还采用数值模拟的方法，通过建立单U形地埋管换热器的物理模型和数学模型，模拟其在不同工况下的换热过程。

模拟过程中，考虑了土壤的热物性、换热器的几何尺寸、流体在管道中的流动状态等因素的影响。

通过与实际试验数据的对比，验证模拟结果的准确性。

四、实验与模拟结果分析（一）实验结果分析通过实地试验，我们得到了单U形地埋管换热器在不同工况下的动态换热数据。

分析发现，在供回水温度、流量等参数发生变化时，换热器的换热量、进出水温差等关键指标也会发生变化。

此外，土壤温度对换热器的性能也有显著影响，土壤温度较低时，换热器的换热效率会降低。

（二）模拟结果分析数值模拟结果显示，单U形地埋管换热器的换热量、进出水温差等指标与实验结果基本一致。

U型地埋管地源热泵系统换热试验研究

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土壤蓄能与土壤源热泵集成系统地埋管换热特性研究的开题报告

土壤蓄能与土壤源热泵集成系统地埋管换热特性研究的开题报告一、选题背景和意义随着经济的发展和社会的进步，人们对于能源的需求越来越大，并且环保意识也越来越强。

因此，寻找清洁、可再生、高效利用的能源成为了全球能源领域的一个热门话题。

土壤蓄能和土壤源热泵集成系统就是其中一种新兴的节能高效利用地下热能的技术。

地下热能资源丰富，其温度稳定，相比空气源热泵和水源热泵而言，土壤蓄能和土壤源热泵集成系统具有更好的适用性和性价比。

该系统的核心设备是地埋管，在夏季将室外热量排放至土壤中，使室内温度下降，同时使地下的土壤温度升高；在冬季则将地下土壤中的热量吸收到室内，从而提高室内温度，实现室内的空调和供暖。

通过设计合理的地埋管网络，可以实现地下热能的高效利用，减少能源消耗，降低室内温度和供暖的成本，减少对环境的污染和损害。

因此，通过对土壤蓄能和土壤源热泵集成系统地埋管换热特性的深入研究，可以更好地掌握该技术的优缺点和适用范围，为改善室内舒适度、保护环境和节省能源提供理论和实践支持。

二、研究内容和方法本文以土壤蓄能和土壤源热泵集成系统为主要研究对象，重点研究其地埋管换热特性。

具体包括以下内容：1、土壤参数测试和分析。

选择合适的测试点进行土壤温度、湿度、导热系数、比热容等参数的测试和分析，为后续的试验和模拟提供可靠数据基础。

2、地埋管水平间距和深度优化。

通过对环境和家庭热负荷的要求进行分析，确定最优的地埋管水平间距和深度，以提高地下热能的利用效率。

3、地埋管换热试验。

在设计好的地下热能利用系统中进行地埋管换热试验，记录和分析管壁温度、排放温度、回收温度、热负荷等参数，评估换热效率和应用价值。

4、地埋管换热模拟。

通过数值模拟的方法，模拟地埋管换热过程中土壤温度场、热力学特性等参数的变化，预测地下热能的利用效率和室内舒适度。

三、预期成果预期的研究成果包括：1、土壤参数测试和分析报告，确定土壤的物理性质和热学性质。

2、地埋管水平间距和深度的优化方案，提高地下热能的利用效率。