土壤源热泵水平埋管周围土壤温度分布的分析
地源热泵土壤温度
地源热泵土壤温度1. 引言地源热泵系统是一种利用地下土壤、地下水或地表水的稳定温度来进行空调和供暖的能源系统。
其中，土壤温度是地源热泵系统运行的重要参数之一。
本文将详细介绍地源热泵系统中土壤温度的相关知识。
2. 土壤温度对地源热泵系统的影响土壤温度是地源热泵系统的重要输入参数，对其运行效果和能耗水平有着直接影响。
以下是土壤温度对地源热泵系统的几方面影响：2.1 系统效能土壤温度直接影响着地源热泵系统的效能。
通常情况下，较高的土壤温度会提高系统的制冷性能，而较低的土壤温度则会提高系统的供暖性能。
因此，在设计和选择地源热泵系统时，需要考虑当地的气候条件和土壤特性，以确定最适宜的工作参数。
2.2 土壤换热系数土壤换热系数是描述土壤传热性能的参数，其值与土壤温度密切相关。
一般来说，土壤温度越高，土壤换热系数越大，地源热泵系统的传热效果也会更好。
因此，在选择地源热泵系统的安装位置时，需要考虑土壤温度的分布情况，以获得更高的换热系数。
2.3 土壤稳定性地源热泵系统需要将热量从土壤中吸收或释放，并且要求土壤具有一定的稳定性。
土壤温度的变化会影响地源热泵系统的运行稳定性。
若土壤温度变化较小，则可以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 土壤温度测量方法为了准确获取土壤温度信息，需要选择合适的测量方法。
以下是常见的几种测量方法：3.1 温探管法温探管法是一种常用且精确的测量方法。
该方法通过将温探管埋入不同深度的土层中，并通过传感器记录温度数据，从而获取不同深度处的土壤温度分布情况。
3.2 热板法热板法是一种通过测量土壤表面温度来推算土壤温度的方法。
该方法适用于测量较浅层土壤温度，通过在土壤表面放置热板，并记录其表面温度变化，可以间接获取土壤温度信息。
3.3 热流法热流法是一种通过测量地下热流来推算土壤温度的方法。
该方法适用于深层土壤温度的测量，通过埋设传感器并记录地下热流数据，可以计算得到不同深度处的土壤温度。
4. 土壤温度的季节变化特点土壤温度随季节变化呈现出一定的规律性。
地源热泵地埋管周围土壤温度特性研究
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ＫＥ Ｗ ＯＲＤＳ Ｙ
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及埋管 的费用 上 。这 就势 必 增加 了系统 的初 投 资 ， 且系统需要 更大 面积 以供打井 ＿ 。 １ ］
针 对上 述 问题 ， 源 热 泵 在 夏季 运 行 时 ， 以 地 可
采用地 源 热泵 系统 通过制 冷 、 机 和制 热 ３种 工况 停 交替 运行 的方 式 来 解 决 。譬 如 ， 采 用 温 湿 度 独 可
关键词 地 源 热 泵 ； 替 运 行 ； 线 长线 热 源 ； 加 原 理 交 有 迭
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｌｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｒ ｕ ｅ ｔｃ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ ｓ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ａ ｏ ｎｄ ｖ ｒ ｉ ａ
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地源热泵土壤温度
地源热泵土壤温度
（最新版）
目录
1.地源热泵的定义和组成
2.地源热泵的工作原理
3.地源热泵系统的分类
4.地源热泵的优点
5.地源热泵系统运行参数及土壤温度变化特性分析
6.垂直埋管式土壤源热泵埋管周围土壤温度场的数值模拟
正文
地源热泵是一种以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源的供热中央空调系统。
它由水地源热泵机组、地热能交换系统和建筑物内系统组成。
地源热泵的工作原理是在制冷过程中，机组将空调空间的热量置换出来，并带入地下被土壤或水源所吸收。
在制热时，机组将地下土壤中的热能转换出来带入所需采暖的空间。
根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统可以分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
地源热泵以供热为主，地下温度的显著特点是冬暖夏凉，这使得地源热泵成为一个理想的供热系统。
地源热泵系统运行参数及土壤温度变化特性分析是研究地源热泵系
统性能的重要环节。
通过对土壤温度、地源侧取热量、负荷侧供热量、机组耗电量、水泵耗电量等实测数据的分析，可以初步了解热泵设定温度、水泵频率等因素对于土壤温度、机组性能系数及系统性能系数的影响。
垂直埋管式土壤源热泵埋管周围土壤温度场的数值模拟是研究地源
热泵系统土壤温度变化的另一种方法。
通过应用有限单元法对土壤源热泵
地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行数值模拟，可以得到与实验测得的结果相一致的模拟结果。
这为地源热泵系统的设计和优化提供了重要的理论依据。
总的来说，地源热泵是一种具有优良性能的供热中央空调系统。
地埋管地源热泵地埋管换热器最佳出口温度的确定
地埋管地源热泵地埋管换热器最佳出口温度的确定1 前 言土壤源热泵系统是利用土壤的蓄冷（热）性能，通过中间介质在封闭的地下换热器中循环流动，从而实现与土壤的热交换。
冬季通过热泵将大地中的热量取出对建筑物供暖，同时贮存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物的热量释放到地下，对建筑物进行降温，同时贮存热量，以备冬用。
由于其技术上的优势，推广土壤源热泵具有明显的节能和环保效益。
根据文献[1]，对于土壤源热泵竖直地下埋管换热器，夏季的设计出口温度一般为土壤温度加上11～14℃，冬季的设计出口温度为土壤温度减去8～11℃。
而山东建工学院报告厅地源热泵系统的测试表明[2]，在达到准稳定工况时，夏季地下换热器的出口设计温度为土壤温度加上20～25℃，冬季的设计出口温度为土壤温度减去10～15℃。
由以上可知，两者给出的夏季和冬季设计出口温度均相差较大，而且都没有从土壤源热泵系统经济性的角度加以考虑。
实际上，地下换热器设计出口温度的高低对埋管长度以及热泵机组的运行效率都有较大的影响。
夏季，随着地下换热器的设计出口温度的升高，所需要的地下埋管长度变少，系统的初投资降低，而热泵机组的运行效率降低，运行成本就升高；冬季正好相反。
这就存在一个最佳出口温度问题。
如何确定地下换热器的最佳设计出口温度，使之在满足设计条件下土壤源热泵系统的经济成本最低，这将是本文讨论的重点。
2 数学模型地下换热器的设计是土壤源热泵系统设计的最重要部分。
在目前的工程设计中，地下埋管长度主要是根据建筑物的峰值冷负荷或热负荷确定出换热器的放热量或吸热量，然后确定地下换热器的布置方式，再根据手册中给定的单位管长或单位埋管深度的放热量即可求出所需的地下埋管长度。
这种方法简单，但是没有考虑当地的气候条件，岩土体及回填材料热物性的影响，会使设计结果不准确。
竖直地下换热器与土壤间的传热过程较复杂，对于工程实际应用的模型，可以在空间上以钻孔壁为界，把地热换热器的传热分为两个区域，分别采用不同的简化假定进行分析研究。
土壤源热泵夏季工况下运行温度场分析
建筑与预算CONSTRUCTION AND BUDGET2019年第7期DOI:10.13993/ki.jzyys.2019.07.017收稿日期：2019-02-11作者简介：潘欣（1993-），女，硕士，主要从事建筑节能方向研究。
E-mail：1462004347@中图分类号：TK122文献标志码：B文章编号：1673-0402（2019）07-0059-031土壤源热泵的概念土壤源热泵系统在日常生活中使用广泛，从能量角度理解，它是由三种能量系统组成。
首先是位于地下的埋管换热器进行热量的收集，也就是热量采集系统；第二部分是把从地下土壤中获得的热量进行提升，期间消耗少量的高品位能量电能，这种系统叫做能量提升系统；第三种系统是把经过消耗电能得到的能量进行释放，冬季时向室内供暖以提高室内温度，这种能量提升系统称作能量释放系统。
地源热泵就是由这三种能量系统组成。
冬季室内与室外温度相比，室内温度高，室外温度低，地下土壤的温度要高于室外气候温度，此时地源热泵系统从土壤中吸收热量在制热工况下工作，向室内供暖；夏季地源热泵处于制冷工况，同时把室内热量排到地下。
图1热泵工作原理示意图2模型的建立2.1模型假设模型的建立应该考虑实际工程情况，因此实际工程中应用的尺寸、条件、工况等都需要在建立模型时考虑进去。
埋管换热器位于地下，因此埋管换热器的形状、地下的结构也需要考虑进去。
以下是模型的假设条件:土壤源热泵夏季工况下运行温度场分析潘欣，刘冰红（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：地源热泵技术广泛应用在工业产业和日常活动中，地球不可再生能源日益短缺，地源热泵技术的作用也变得越来越重要。
地埋管换热器作为土壤源热泵系统的重要组成部分，其换热效果对热泵运行效率有着非常关键的作用。
本文根据地源热泵系统夏季工况运行对周围土壤温度产生的影响，研究埋管周围土壤的温度场变化。
对夏季土壤温度场用FLUENT 模拟软件进行分析，地埋管周围土壤在地下2m 处和地下30m 处会有明显的不同。
土壤源热泵水平埋管周围土壤温度分布的分析
作者简介 ： 学升（９６ ， ， 宋 １６一） 男 工程师 ， 河南 中城 建 筑设 计有 限公 司 ， 南 孟 州 ４４５ 河 ５７０ 张 丹 （９ ３ ）女 ， 士 ， 师 ， １８ 一 ， 硕 讲 河南理 工大 学土木 工程 学院 ， 南 焦作 河 ４４０ ５００ ４４０ ５ ００ 王发辉 （９ ８ ， ， 师 ， 南理 工 大学机械 与动 力工 程 学院 ， １７一） 男 讲 河 河南 焦作
，
泛的应用 Ｊ 。近几 十年 来 ， 多学 者对 土壤耦 合热 泵系统 设计 、 许 系统测试 、 数值计 算等方面进行一些研究 ， 研究 资料表 明 ： 埋管 地 作用 。由于描述地下换热器 与周 围土壤之 问传 热过程 极其复 杂 ， 对地下换热器 的换热规律进行大 规模 试验也有 很大 的难度 ， 而且
Ｋｅ ｒ ｓ ｒｄ ｔ ｎ ｉｉ ｂ ｉ ｉ ｇ ，ｅ ｅ ｇ －ａ ｉ ｇ ｏ ｏ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔａ ｉ ｏ ａ ｃｖｌ ｕｌ ｎ ｓ ｎ ｒ ｓ ｖ ｎ ，ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｉ ｌ ｄ ｙ
收稿 日 ： １－５１ ★： 南省 重点 攻 关项 目（ 目编号 ： ２０３０ １ ） 河 南省 流体 机 械及 流 体 工 程 重点 学科 （ 目编 期 ２ １０ － ０ ７ 河 项 ０ １２ １３６ ； ９ 项
和 ， 文在划分计算 网格 时 ， Ａ 本 取 ｘ＝Ａ ， ｙ 控制体在 方 向的
０．１ ２ ｍ 。 ３
欧洲 一些国家 ， 应用土壤耦 合热泵系统进行 室内空气 调节和建 筑 表示用于计算土壤温度分布 时计 算 区域在 ， 向的有效距 离 ， Ｙ方 物热水系统 已经有很多年 的历史 ， 在土耳其 和 日本等 国家也有 广
多功能地源热泵埋管周围土壤的温度变化特性
摘 要 ： 出 了一 种 多功 能地 源热 泵 空调 系统 （ ＧＳ Ｐ） 该 系统 除 了具 有 夏季 制冷 、 季供 热 的 提 ＭＦ Ｈ ， 冬 功 能 以外 ， 可全年 提 供 生活 热水 ， 还 有效 消 除对土 壤取 热／ 排热 不平 衡 的现 象． 拟 了该 系统在 长 模 江 中下游典 型气候 区长期运 行 时地 下换热器 周 围土壤 的温度分 布和 变化趋 势． 拟结果 显 示， 模 普通
ａｕ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｎ ａ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｉ ａ ｏ ｄ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｈｅ ｔｅ ｃ ａ ｅ ｓ ｄ ｒｎ ｏ ｇ ｔｒ ｔ ｒ ｉｔｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ｒ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｈ ｏｌ ｒ ｕｎ ｈ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ａ ｘ ｈ ｎｇ ｒ ｕ ｇ ｌ ｎ ｅ ｍ ｉ ｐ ｒｏ ａ ｅ ｉ ｉ ｕ ａｅ ｎ ｒ ｔｅ ｔ ｐ ｃ １ｃｉ ａ ｅ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｏ ｈ ｄｄ ｅ ａ ｄ ｄ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｓｓｍ ｌ ｔｄ ｕ ｄｅ ｈ ｙ ｉ ａ ｌ ｍ ｍ ｔ ｏ ｄ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｍ ｉ ｌ ｎ ｏｗｎ ￣ｅ ｍ ｆＹ ａ — ｓ ａ ｏ ｎ ｇ ｚ ｖ ｒ Ｔｈ ｉ ｕ ａ ｉ ｅ ｕｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ｏ ｈｅ ｓ ｉ ａ ｏ ｄ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｈ ａ ｔｅ Ｒｉ ｅ ． ｅ ｓｍ ｌ ｔ ｏｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｔ ｍ ｅ ａｕｒ ｆｔ ｏ ｌｒ ｕｎ ｈ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｅ ｔ
解 土壤 温度 升 高 的趋 势． 此外 ， 系统还 能 扩 大地源 热 泵机 组 的应用 范 围 ， 高机 组 的性 能 系数 ． 该 提
关 键词 ：数值 模 拟 ； 吸排 热不 均 ； 多功 能地 源 热泵 系统 中图分 类号 ： Ｕ ３ ． Ｔ ８ １３ 文献 标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ １— ５ ５ ２ １ ） ５０ ７ －６ １ ０ ０ ０ （ ０ ０ ０ －９ ９０
济南地区地埋管地源热泵系统对土壤温度场的影响研究
济南地区地埋管地源热泵系统对土壤温度场的影响研究发布时间：2021-06-22T10:21:20.913Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：贺继超刘为民肖利涛赵秉南焦时飞别舒[导读] 摘要：为了研究地源热泵系统长期运行对土壤温度场、出水温度及机组自身COP的影响，本文基于TRNSYS软件模拟了济南地区某一办公楼冷热负荷和地源热泵系统运行20年后土壤平均温度、出水温度及机组自身COP变化。
中国中元国际工程有限公司北京市 100089摘要：为了研究地源热泵系统长期运行对土壤温度场、出水温度及机组自身COP的影响，本文基于TRNSYS软件模拟了济南地区某一办公楼冷热负荷和地源热泵系统运行20年后土壤平均温度、出水温度及机组自身COP变化。
模拟结果表明：济南地区该系统排热量是取热量的2.07倍，由于冷热不平衡导致土壤平均温度升高约4.85℃，热堆积率为0.24℃/a。
地源测出水温度冬/夏季分别增加了4.5℃/5℃，其夏季COP下降了0.45，冬季COP上升了0.1。
总体而言，地埋管地源热泵系统较适合应用于济南地区。
关键词：地埋管地源热泵；TRNSYS模拟；出水温度；土壤温度场；COPStudy on the Influence of Ground Source Heat Pump System on Soil Temperature field in Jinan AreaAbstract：In order to study the influence of long-term operation of the ground source heat pump system on soil temperature field，water outlet temperature and COP of the unit itself，Based on TRNSYS software，this paper simulates the cooling and heating load of an office building in Jinan，and simulates the changes of the average soil temperature，water outlet temperature and COP of the ground source heat pump system after 20 years of operation .The simulation results show that：In Jinan area，the heat discharged by this system is 2.07 times of the heat taken out. Due to the imbalance of cold and heat，the average soil temperature increases by about 4.85℃，and the heat accumulation rate is 0.24℃/a. The measured water temperature in the ground source increased by 4.5℃/5℃ in winter and summer，respectively. The COP in summer decreased by 0.45 and that in winter increased by 0.1. In general，the ground source heat pump system is more suitable for application in Jinan area.Keywords：Ground source heat pump，TRNSYS Simulation，Outlet temperature，Soil temperature field，COP1 引言目前，经济的快速发展导致全球能源消耗呈指数级增长，其中建筑能耗约占全国总能耗的28%，采暖空调能耗占建筑使用能耗的65%左右[1]。
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图1
有限差分计算网格模型和边界条件
表1 用于计算的技术参数
指标 20． 7 － 10 45 2． 5 指标 22． 4 1． 3 1 695 指标 水平 b 聚乙烯 px50 0． 016 0． 3
时间
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土壤导热系数； t 为换热时间。
埋管周围土壤温度越低， 这主要是因为管内流体的质量流量越 在单位时间内从土壤中带走的能量越多， 造成土壤温度降低 大， 的速度也越快。
土壤
坠T =0 坠x
土壤温度/℃
管子
坠T =0 坠x
K
22 21 20 19 18 17 16 15
A C
B
坠T =0 坠x
y 方向的总长度分别为 0． 16 m 和 周围温度的分布对于换热器的设计和换热量的计算会起到关键 边长为 1 ， 整个计算区域在 x， 作用。由于描述地下换热器与周围土壤之间传热过程极其复杂， 0． 132 m。 对地下换热器的换热规律进行大规模试验也有很大的难度， 而且 ［4 ］ 试验成本很高， 很难顺利的开展 ， 因此， 本文利用有限差分法对 地埋管周围温度分布进行了数值计算， 找出了用于计算埋管周围 温度分布的计算模型， 为工程中土壤耦合热泵的设计奠定了基础。 2 ） 计算参数见表 1 。 3 ） 控制方程。
17 收稿日期： 2011-05-
★： 河南省重点攻关项目（ 项目编号： 092102310316 ） ； 河南省流体机械及流体工程重点学科（ 项目编 号： 507907 ） ； 河南省热能与动力工程特色专业（ 项目编号： 509927 ） 454750
男， 工程师， 河南中城建筑设计有限公司， 河南 孟州 作者简介： 宋学升（ 1966- ） ， 张
4 ） 初始条件和边界条件。 T（ x， y， t） = T d ； 当 t = 0 时， T（ x， y， t） = T w （ x， y， t） = 常数； 当 0 ＜ y ＜ A 且 x = 0 时， y， t） T（ x， = 0； 当 A + C ＜ y ＜ A + B + C 且 x = 0 时， t y， t） T（ x， = 0； 当 0 ＜ y ＜ A + B + C 且 x = L 时， t T（ x， y， t） = T d ； 当 0 ＜ x ＜ L 且 y = 0 时， T（ x， y， t） = T w （ x， y， t） ； 当 0 ＜ x ＜ D 且 y = A 时， T（ x， y， t） = T w （ x， y， t） 。 当 0 ＜ x ＜ D 且 y = A + C 时，
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
筑空间与平面、 院落与建筑体形的合理布局， 室内外空气流畅的 不同空间温度场的合理分布和沿纵向的分层控制来实 合理组织， 现建筑节能， 其理念和技术均充满了生态精神 。 参考文献： ［ 1］ 曹春平． 闽南传统建筑［ M］ ． 厦门： 厦门大学出版社， 2006．
图2
土壤温度变化清况 （ 质量流量为 0.018 kg/s）
20 19
全年气象信息 平均气温 / ℃ 最高温度 / ℃ 最低温度 / ℃ 平均相对湿度 / % 平均风速 / m·s － 1 土壤物性参数 地下 1 m 处土壤平均温度 / ℃ 土壤导热系数 / W·（ m·K） 土壤密度 / kg·m － 3 地下换热器参数 埋管方式 管子材料 埋管总长 / m 管子直径 / m 埋管间距 / m
［6 ］ 对于土壤的二维瞬态传热的控制方程为 ： 2 y， t ） 2 T （ x ， y， t） 1 T（ x， y， t） T（ x， + = 2 2 α t x y
1
土壤温度场的数学模型和数值算法
土壤的温度是随深度和时间变化的周期函数， 地下换热器和
（ 1）
T（ x， y， t） 为土壤温度， x 为水平距离， y 为垂直距离； α 为 其中， ［ 2］ 龚 洁． 到厦门看红砖厝［ M］ ． 武汉： 湖北美术出版社， 2004． ［ 3］ 施丽芬． 闽南官式大厝自然通风分析［J］ ． 山西建筑， 2009 ， 35 （ 3 ） ： 7071． ［ 4］ 缪小龙． 福建传统民居节能技术初探［J］ ． 建筑科学， 2007 （ 8 ） ： 11．
关键词： 地源热泵， 地埋管换热器， 换热规律 中图分类号： TU831 由于可开采的自然资源是有限的， 而且在开采供人们利用的 自然资源的同时， 会对人类赖以生存的自然环境造成破坏， 因此 就迫使人们利用可再生的能源 。 我们周围环境中一些低品味的 能源可以通过热泵系统将其转化为高品位的能源， 其中土壤耦合 热泵就是将地热能这种低品位能源转化为可供人们利用的高品 ［1 ］ 位能源的能量转化系统 。土壤在一定的深度时， 其温度相对于 地面环境温度而言是相对稳定的， 而且符合人体舒适性的要求。土 壤耦合热泵能通过地埋管换热器和土壤进行换热， 地下换热器在 地下的埋管形式主要有水平埋管和垂直埋管两种形式， 水平埋管 ［2 ］ 一般在地下 1 m ～ 1． 5 m 处， 垂直埋管可以深入地下 200 m 处 。 土壤耦合热泵系统是目前公认的较好的空调设备， 在美国和 欧洲一些国家， 应用土壤耦合热泵系统进行室内空气调节和建筑 物热水系统已经有很多年的历史， 在土耳其和日本等国家也有广 ［3 ］ 泛的应用 。近几十年来， 许多学者对土壤耦合热泵系统设计 、 系统测试、 数值计算等方面进行一些研究， 研究资料表明： 地埋管
Analysis of soil temperature distribution around buried tube for groundsource heat pump
－1
土壤温度/℃
38． 9
18 17 16
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
时间
图3
土壤温度变化清况 （ 质量流量为 0.041 kg/s）
3
结语
本文着重介绍了基于有限差分法计算土壤耦合热泵地埋管 并计算了埋深 1 m， 不同质量流量 周围土壤温度分布的计算方法， 时埋管周围土壤温度的变化规律 。计算结果表明： 埋管周围土壤 的温度分布随管内流体流量的变化而变化， 其变化规律是管内流 体质量流量越大， 埋管周围土壤温度越低 。上述理论研究成果为 地热换热器的设计和数值计算提供了更加精确的理论基础和计 算方法， 也为提高地热换热器换热效能指出了方向 。 参考文献： ［ 1］ 杨卫波， 施明恒． 基于元体能量平衡法的垂直 U 型埋管换热 J］ ． 热能动力工程， 2007 （ 1 ） ： 9697． 特性的研究［ ［ 2］ 高 青， 李 明， 闫 燕． 地下井群换热强化与运行模式影 J］ ． 太阳能学报， 2006 （ 1 ） ： 8388． 响规律［ ［ 3］ 唐志伟， 时晓燕． 地源热泵 U 型地管下换热器的数值模拟 ［ J］ ． 北京工业大学学报， 2006 （ 1 ） ： 62-63． ［ 4］ Yawzturk C， Andrew D． Chiasson． Performance Analysis of UTube， Concentric Tube， and Standing Column Well Ground Heat Exchangers Using a System Simulation Approach［ J］ ． ASHRAE 2002 ， 108 （ 2 ） ： 925938． Transactions， ［ 5］ 方肇洪， J］ ． 工程热物理学 刁乃仁． 地热换热器的传热分析［ 2004 （ 7 ） ： 686． 报， ［ 6］ 陶文铨， M］ ． 北京： 中国建 陈在康． 计算流体力学与传热学［ 1991． 筑工业出版社，
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第 37 卷 第 27 期 2 0 1 1 年 9 月
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 37 No． 27 Sep． 2011
文章编号： 1009-6825 （ 2011 ） 27-0196-02
土壤源热泵水平埋管周围土壤温度分布的分析 ★
宋学升
摘
张
丹
王发辉
要： 着重介绍了基于有限差分法计算土壤耦合热泵地埋管周围土壤温度分布的计算方法， 并计算了埋深 1 m， 不同质 量流量时埋管周围土壤温度的变化规律 。计算结果表明： 埋管周围土壤的温度分布随管内流体流量的变化而变化， 其变 埋管周围土壤温度越低 。 化规律是管内流体质量流量越大，
文献标识码： A 周围实际土壤之间的传热过程十分复杂， 它与土壤的类型、 土壤 含水量、 热湿迁移等因素密切相关， 要想建立能精确模拟实际工 以现有的计算技术几乎不可能 况的模型来精确求解，
［5 ］
， 本文在
计算时也做了如下假设： 1 ） 土壤性能均匀， 且其类型也不随埋管的变化而变化； 2 ） 在 埋管周围一定距离上， 土壤温度只随昼夜和季节的交替而变化； 3 ） 传热过程是轴中心对称分布； 4 ） 埋管间距足够大， 忽略管间换 热的相互影响； 5 ） 忽略与管轴中心平行方向上的热量交换； 6 ） 空 气与地表的边界换热为对流换热 。 1 ） 计算区域的网格划分。 B， C， D， L和K 有限差分计算的网格模型如图 1 所示， 图中 A， y 方向的有效距离， 表示用于计算土壤温度分布时计算区域在 x， x， y 平面被分成很多方形区域， 网格中实线的交点是计算节点， 每 一个小方格是控制体积 。 控制体积在 x 与 y 方向的宽度分别为 Δx 和 Δy， 本文在划分计算网格时， 取 Δx = Δy， 控制体在 z 方向的