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中国土木工程学会燃气分会会刊

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套管式地埋管换热器换热能力影响因素分析

论文作者胡志高1,王彦芳1,谢毅伟2, 宁轶2、3,胡平放2,雷飞2,朱娜2杂志期数2021年5月刊
关键词套管式地埋管换热器; 换热能力;循环介质流速;钻孔深度
作者单位(1.湖北风神净化空调设备工程有限公司,湖北武汉430014;2.华中科技大学 环境科学与工程学院,湖北武汉430074;3.中海地产(佛山)有限公司,广东佛山528200)
采用模拟方法,对套管式地埋管换热器换热能力的影响因素进行研究。套管式地埋管换热器的工作起始时间从1 h开始,结束时间为8 760 h。供暖期为1~1 536 h、7 896~8 760 h,供冷期为3 192 h~6 552 h。供暖期、供冷期以外时间,土壤温度自然恢复。定进出水平均温度条件下:供暖期进出水平均温度首次达到9.5 ℃时,取热流量为11.89 kW,为第14 h。随后,取热流量减小,土壤平均温度下降,第1 536 h的取热流量降至3.85 kW。供冷期进出水平均温度首次达到32.5 ℃时,排热流量为13.32 kW,为第3 210 h。随后,排热流量减小,土壤平均温度升高,供冷期结束时(第6 552 h)的排热流量降至4.18 kW。下1个供暖期开始后(第7 896 h),供暖期进出水平均温度首次达到9.5 ℃时,取热流量为13.87 kW。随后,取热量减小,土壤平均温度下降。定进水温度条件下:钻孔深度一定时,循环介质流速越大,套管式地埋管换热器的换热能力越强。循环介质流速由0.2 m/s增至0.7 m/s,最大取排热流量增幅达到45%,而最小取排热流量增幅仅为12%~15%。在取热、排热末期,土壤内冷热聚集达到最大,即使增大循环介质流速,对提高取排热流量的帮助也不明显。循环介质流速一定时,钻孔深度越大套管式地埋管换热器的换热能力越强。钻孔深度由90 m增至120 m,最大、最小取热量分别增加25.0%、27.5%,最大、最小排热量分别增加20.6%、19.9%。
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