摘要:針對地源熱泵長期運行時土壤熱失衡導致熱泵效率降低的問題,探究地下水滲流(以下簡稱滲流)以及熱泵周期性運行對周圍土壤溫度場與熱泵效率的影響。建立長寬均為40m,深度為140m的土壤區(qū)域,在土壤區(qū)域中打9個120m深的鉆孔,鉆孔中心間距為5m,且按照3×3的方陣排布,在鉆孔中埋入深度為120m的雙U型地埋管?;贔eflow數(shù)值模擬軟件的三維瞬態(tài)熱滲耦合傳熱模型,通過土壤熱響應實驗驗證,確定Feflow軟件仿真模擬得出的結(jié)果準確可靠。在此基礎(chǔ)上,分析不存在滲流、存在滲流、改變滲流速度(1×10^-4m/s、2.4×10^-6m/s、2.1×10^-7m/s)以及改變滲流層厚度(5m、10m、15m)對地源熱泵在供暖工況下120d連續(xù)運行帶來的影響,分析地源熱泵系統(tǒng)按照1a中供暖運行120d,間歇90d,制冷運行90d,再間歇60d的周期性運行模式,運行10a后對地下土壤溫度場以及地埋管單位管長換熱量的影響。結(jié)果表明:存在滲流且滲流速度大于1×10^-7m/s數(shù)量級時有利于地埋管周圍土壤溫度恢復;相對于無滲流條件,滲流層位于38~42m且滲流速度為2.4×10^-6m/s時,供暖工況下連續(xù)運行120d后的地埋管單位管長換熱量提高54%;滲流速度對地埋管單位管長換熱量影響明顯,滲流速度越大,地埋管單位管長換熱量越多;滲流速度不變時,地埋管單位管長換熱量隨著滲流層厚度的增加而增加,且滲流層厚度每增加5m,在供暖工況連續(xù)運行120d后,地埋管單位管長換熱量增加2W/m;周期性運行模式下,有滲流與無滲流條件下土壤均沒有明顯的冷、熱量積累,但有滲流條件更利于提高地埋管單位管長換熱量。文末附有有滲流與無滲流工況下土壤溫度場動態(tài)展示的視頻,可掃二維碼觀看。
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