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    地熱換熱器的換熱分析

    近年來(lái)在中國也已受到了廣泛的關(guān)注并已得到實(shí)際應用。地源熱泵空調系統是以大地為冷源(或熱源)，通過(guò)中間介質(zhì)(通常是水或防凍液)作為熱載體，并使中間介質(zhì)在埋設在大地中的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現與大地進(jìn)行熱量交換的目的，并進(jìn)而通過(guò)熱泵實(shí)現對建筑物的空調。豎直埋管地熱換熱器通常采用u型埋管的形式；一個(gè)鉆孔中可以設置單組u型管，也可設置兩組u型管。地熱換熱器設計是否合理決定著(zhù)地源熱泵系統的經(jīng)濟性和運行的可靠性。建立較為準確的地下傳熱模型是合理地設計地熱換熱器的前提。由于地下傳熱的復雜性，地熱換熱器傳熱模型的研究一直是地源熱泵空調系統的技術(shù)難點(diǎn)和應用基礎。

　　地熱換熱器傳熱分析的基礎是單個(gè)鉆孔的傳熱分析，對于多個(gè)鉆孔的情況可在單個(gè)鉆孔分析的基礎上采用疊加原理進(jìn)行分析處理。對于地熱換熱器，其整個(gè)傳熱過(guò)程是一個(gè)復雜的、非穩態(tài)的傳熱過(guò)程，所涉及的時(shí)間尺度很長(cháng)，空間區域很大。因此在工程實(shí)際應用的模型中通常都以鉆孔壁為界，把所涉及的空間區域劃分為鉆孔以外的巖土部分和鉆孔內部?jì)刹糠?，采用不同的?jiǎn)化假定分別進(jìn)行分析。對于鉆孔以外部分的傳熱，必須采用非穩態(tài)的傳熱模型分析研究。由于u型埋管的深度都遠遠大于鉆孔的直徑，因而u型埋管通常都被看成是一個(gè)線(xiàn)熱源，由此可以得到工程上所關(guān)心的鉆孔壁的代表性溫度隨時(shí)間的變化。然后根據鉆孔內的熱阻可確定換熱器循環(huán)介質(zhì)的進(jìn)出口溫度。地源熱泵系統設計的基本目標是要保證在系統整個(gè)運行期內，循環(huán)液的溫度保持在限定的范圍內。