垂直U型地埋管回水保溫?fù)Q熱性能研究的中期報(bào)告

垂直U型地埋管回水保溫?fù)Q熱性能研究的中期報(bào)告一、研究背景地源熱泵技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，它利用地下穩(wěn)定的溫度來實(shí)現(xiàn)建筑物供暖和制冷。地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱器、熱泵機(jī)組和樓宇空調(diào)系統(tǒng)組成。其中地下?lián)Q熱器是地源熱泵系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，它直接影響到地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率和能耗。垂直U型地埋管是地下?lián)Q熱器中最常用的一種，它的特點(diǎn)是容易安裝和維護(hù)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，垂直U型地埋管也存在一些問題。例如，由于地下水溫度和土壤溫度變化較慢，地下?lián)Q熱器的運(yùn)行效率會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。此外，地下?lián)Q熱器的換熱效果與地下水流速和水質(zhì)等因素有關(guān)，這些因素也會(huì)影響地源熱泵系統(tǒng)的性能。因此，為了提高垂直U型地埋管的換熱性能，減少地源熱泵系統(tǒng)的能耗，需要開展相關(guān)的研究。二、研究目標(biāo)本研究旨在通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，研究垂直U型地埋管的回水保溫對換熱性能的影響，探討回水保溫措施的優(yōu)化方案，為地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考依據(jù)。三、研究內(nèi)容和進(jìn)展本研究采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對不同回水保溫方案下的垂直U型地埋管的換熱性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)部分1.實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)裝置包括垂直U型地埋管、水槽、水泵、流量計(jì)、溫度計(jì)等部分。實(shí)驗(yàn)裝置的操作流程如下：（1）將水槽中的水加熱至一定溫度。（2）泵送一定流量的水進(jìn)入地埋管。（3）通過溫度計(jì)測量地埋管進(jìn)水溫度、回水溫度。（4）通過流量計(jì)測量進(jìn)入地埋管的水流量。（5）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計(jì)算地埋管的換熱量和換熱效率。2.實(shí)驗(yàn)方案本實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)了三個(gè)方案：方案一：不進(jìn)行任何回水保溫，作為對照組。方案二：在地埋管回水管道中添加保溫材料。方案三：在地埋管回水管道中添加保溫材料，同時(shí)在地埋管底部增加散熱片。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，方案三的地埋管換熱效率最高，方案二次之，對照組最低。數(shù)值模擬部分1.模型建立本研究采用有限元方法建立了垂直U型地埋管回水保溫的數(shù)值模型。數(shù)值模型考慮了地埋管材料的熱物理性質(zhì)、水流運(yùn)動(dòng)和熱傳遞等因素。2.模擬方案本研究共設(shè)計(jì)了三個(gè)模擬方案，與實(shí)驗(yàn)方案一致。3.模擬結(jié)果模擬結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性。四、下一步工作本研究將進(jìn)一步開展以下工作：1.對不同回水保溫方案下地埋管溫度場的變化進(jìn)行分析，探討回水保溫的物理機(jī)制。2.開展不同地埋管管徑、管距等因素對換熱性