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土壤源热泵埋地换热器的简便计算(4页).pdf下载

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  • 类别：建筑
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  • 更新时间：2020-01-13
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    土壤源热泵埋地换热器的简便计算
    高桂芝 ,王桂娟
    (河北工程技术高等专科学校 ,河北 沧州 061001)
    摘要 :土壤源热泵是利用土壤作为吸热和排热源的一种高效、节能、环保的热泵技术 ,近年来得到了快速
    的发展。本文介绍了一种简化的土壤与埋地换热器的传热数学模型 ,并利用 Foxpro 编制了简便、快速
    的计算程序。
    关键词 :土壤源热泵 ;埋地换热器 ;简化计算 ; Foxpro
    中图分类号 : T K172 ; TB24 　文献标识码 :A 　文章编号 :1004 - 7948(2005) 05 - 0022 - 03
    1 土壤源热泵的工作原理及组成
    土壤源热泵是利用土壤作为低位热源的一种热
    泵形式 ,其构成主要包括三套管路系统 :室外管路系
    统、热泵工质循环系统及室内空调管路系统。其与
    一般空调系统不同之处主要在于室外管路系统 ———
    即埋于土壤中的换热器盘管。该盘管作为换热器 ,
    在冬季从土壤中取热以作为热泵系统的吸热源 ;在
    夏季向土壤中放热以作为热泵系统的排热源。原理
    见图 1 所示 ,其工作原理为 :夏季空调时 ,室内的余
    热经过热泵转移后通过土壤源换热器释放于土壤
    中 ,同时蓄存热量 ,以备冬季采暖用 ;冬季供暖时 ,通
    过土壤源换热器从土壤中取热 ,经过热泵提升后 ,供
    给采暖用户 ,同时 ,在土壤中蓄存冷量 ,以备夏季空
    调用。
    图 1 土壤源热泵空调系统工作原理图
    土壤源换热器根据埋管方式的不同 ,可分为水
    平埋管 ,垂直埋管和螺旋型埋管三大类。其布置形
    式如图 2 所示 ,其中 a 为水平埋管形式 ,该形式适用
    于有足够大空闲场地的地方 ,其埋深深度通常在
    112～310m ,常采用单层或多层串、并联水平铺地埋
    管 ,优点是施工方便、造价低 ,缺点是换热器传热效
    果差、受地面温度波动影响较大、热泵运行不稳定 ,
    同时占地面积也较大。b 为垂直埋管形式 ,适用埋
    深于 10～100m 的 U 型垂直埋管或套管 ,该形式的
    优点是 :占地面积小、深层土壤的全年温度波动较
    小、热泵运行稳定 ,缺点是初投资(钻孔土建费等) 较
    高。图 c 为螺旋型埋管形式 ,该形式结合了 a、
    b 的
    优点 ,占地面积少、安装费用低 ,但其管道系统结构
    复杂、管道加工困难 ,且系统运行阻力大 ,能耗偏高。
    图 2 竖埋管的 3 种形式
    2 土壤源换热器传热模型
    埋地盘管对土壤的取 (放) 热率大小随着建筑
    物负荷的大小及室外气象参数的改变而变化 ,同时
    取(放) 热过程又将改变土壤初始温度的分布 ,因
    此 ,埋地盘管的传热是典型的不稳态传热过程。为
    简化计算 ,我们做了如下假设 : ①土壤温度不受外界
    环境温度的影响; ②载热流体的平均温度不变 ,单位
    长度换热盘管的取热量恒定; ③埋地盘管管径很小 ,
    管长很长; ④在整个传热过程中 ,土壤的物理成分、热
    物性及土壤中水分的形态保持不变。这样 ,土壤埋地
    盘管在土壤中的传热可看作是无限长土壤柱的传热

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