U型管換熱器設(shè)計是土壤源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵,埋管深度、管內(nèi)流速、土壤初始溫度、運行模式等都是影響其性能的主要因素,利用上海地區(qū)所建設(shè)的不同埋深U型換熱器(60m,90m)土壤源熱泵試驗裝置,進行了夏季工況試驗,測得熱泵運行前土壤初始溫度分布;測試了熱泵機組間歇和連續(xù)運行時換熱器的換熱情況;還針對不同埋管內(nèi)冷卻水流速,測得到了單位孔深換熱量,結(jié)果表明增加冷卻水流速并不能一味地提高其每延米換熱量,埋管內(nèi)冷卻水流速存在一個最佳值。

　　關(guān)鍵詞：地源熱泵;換熱量;流速;性能系數(shù)

　　Abstract: The design of the ground heat exchanges is the key of the GSHP system.Borehole depth,flow velocity,soil initial temperature,operating mode,etc.are the main factors that affect the performance of ground heat exchanges.It was tested the summer operating mode of the ground source heat pump system with different deep buried U-tube ground heat exchangers(60m,90m) built up in Shanghai district.It was presented the soil initial temperature distribution and the mean heat transfer capacity per unit borehole depth under the different operation modes and different flow velocity.The coefficient of performance of heat pump unit under different flow velocity is also presented.Results show that the increase in flow velocity is not simply raise the heat transfer capacity per unit borehole depth,there is a reasonable range for flow velocity within the U-tube.

　　Keywords: ground source heat pump;heat transfer capacity;flow velocity;coefficient of performance

　　基金項目: 上海市教委科研創(chuàng)新項目(09YZ372)

　　土壤源熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保、高效利用可再生能源的空調(diào)新技術(shù)，U 型地埋管換熱器由于其占地面積少、換熱效率高、維護費用低等優(yōu)勢，目前已成為應(yīng)用最廣泛的一種埋管方式，其換熱性能的優(yōu)劣直接影響地埋管換熱器土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟性，埋管深度、管內(nèi)流速、土壤初始溫度、運行模式等都是影響其性能的主要因素，本研究主要以上海地區(qū)60m 和90m 埋深U 型地埋管換熱器為研究對象，針對夏季運行工況開展試驗研究，探討上述因素對U 型地埋管換熱器換熱性能的影響規(guī)律，為土壤源熱泵的合理應(yīng)用提供參考依據(jù)。

　　(1) 在離地面90m 范圍內(nèi)。夏季的土壤初始溫度平均值為19．4℃，較早前冬季的土壤初始溫度測試值18．25℃高1．07℃，一年之中溫度波動很小，對比空氣源熱泵有利于地源熱泵機組的節(jié)能運行;

　　(2) 90m 埋深換熱器連續(xù)運行模式比間歇運行模式平均換熱量減少8．78 W/m，由此得出，間歇運行模式更適合土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng);

　　(3) 數(shù)學模型模擬計算結(jié)果表明: 在其它條件不變的情況下，冷卻水流速增加可以提高地埋管的每延米換熱量。而試驗結(jié)果則表明: 冷卻水流速的增加并不能一味的提高其每延米換熱量，而每延米換熱量并不是判斷地埋管換熱器設(shè)計合理的唯一因素，還要看它和熱泵機組耦合的情況，本實驗平臺當?shù)芈窆芄軆?nèi)流速為0． 45 m/s 時，地埋管換熱器每延米換熱量和熱泵機組的COP 值均達到最大值。

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