群井地下换热系统初温和构造因素影响传热的研究

群井地下换热系统初温和构造因素影响传热的研究

高青, 李明, 闫燕

( 吉林大学热能工程系, 吉林长春130025 )

摘要: 利用传热模拟计算, 研究了地源热泵(GSH P ) 地能利用中群井系统初态因素对温变特性的影响规律。探讨地下初始温度、井群基本构造尺寸等对地下土壤温度场分布的影响。指出土壤初始温度是决定土壤源热泵运行的重要因素, 初始温度提高1 倍, 系统运行时间和输出总热量增加约24 倍。小井径对负荷因素影响更加敏感, 相同的热负荷下, 热流密度高, 温度场变化剧烈。对于大井径而言, 温度场变化相对平缓, 但更易于发生井间传热交互影响。初态因素是强化地能利用中的重要因素之一, 据此合理布置大区域群井意义重大。

关键词: 地源热泵; 群井系统; 初态; 温变特性

0前言

地源热泵目前在国内外供热供冷工程中都得到了极大重视和发展, 特别是欧美国家已经进入产业化发展阶段和逐步的大范围应用示范。由于地源热泵初投资大, 限制了其在大、中型建筑工程中的应用。但是, 随着国际上环保和充分利用可再生能量资源的可持续发展大趋势, 人类越来越重视开发新的能源形式和充分利用可再生能量资源, 特别是更加注重蓄能技术和再利用技术的应用前景。地源热泵使自然温度下的地能应用成为可能, 同时也使冷暖交替应用时附带的蓄能利用成为可能。

在地能利用中, 地下换热器受土壤初始温度,群井结构尺寸和排列影响较大, 地源热泵设计应用中必须加以考虑, 依此优化性能[ 1～ 4 ]。随着应用规模的扩大, 地能利用技术的深入发展, 国内外也开始重视大规模群井技术研究工作, 以利于大型商业应用[ 5, 6 ]。但是相关群井多热源的研究工作还很少, 缺乏充分认识, 许多基本规律和特征特性研究还急待开展, 这主要受限于大规模实验的难度。不过随着计算机模拟计算技术和处理能力的不断提高, 使研究多热源的群井技术成为必然, 并显得尤为重要。本文利用传热模拟分析, 研究了地源热泵地能利用中地下群井多源换热及其运行模式影响规律。

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