地源热泵地埋管多层岩土温度场数值模拟分析

"地源热泵地埋管多层岩土温度场的数值分析 (2011年)" 本文是一篇工程技术领域的学术论文，主要探讨了地源热泵系统中地埋管在多层岩土环境下的温度场变化规律及其影响因素。地源热泵是一种利用地下稳定温度进行制冷和制热的高效能源利用方式，尤其是在地表温度波动较大的季节，地下深层土壤的温度相对恒定，可以作为理想的热源或冷源。 作者首先将地埋管周围的岩土层按照热物性划分为不同的层次，并针对夏季制冷工况进行了非稳态传热过程的模拟。通过比较单一土层模型和多层岩土模型的模拟结果，揭示了钻孔外部不同岩土层对温度场分布的独特影响。研究表明，岩土层的物理特性，如热导率和比热容，对地埋管周围的温度场分布有显著影响。 进一步，论文利用多层岩土传热模型，研究了距离钻孔一定距离处的岩土温度场随运行时间的变化趋势。这包括了流体进口速度的调整如何改变传热效率，以及土壤热物参数如何影响温度场分布。这些计算结果对于理解地埋管换热器的工作原理、性能优化和动态模拟具有重要意义。 文章还提到了相关研究背景，指出利用地下土壤的热能是可持续能源策略的一部分。过去的研究已证明在地表下方一定深度，地温趋于稳定，这一特性使得地源热泵成为一种高效能源利用方式。在地埋管的传热分析中，已有多种模型被提出，但多层岩土条件下的传热研究仍需要深入。 通过对不同模型的比较和多因素分析，该论文旨在为地源热泵地埋管的设计和性能评估提供更精确的理论依据。通过对岩土层的详细考虑，可以更准确地预测和控制系统的运行效果，从而提高能效，减少能源消耗，实现更环保和经济的运行模式。 关键词涉及了地源热泵系统的核心元素，包括U型埋管、非稳态传热、多层岩土温度场以及数值模拟方法。这些关键词突出了论文研究的重点和方法论，表明了研究的深度和专业性。 这篇论文对地源热泵技术在实际应用中的关键问题——地埋管在多层岩土环境中的热传输进行了深入研究，对于优化地源热泵系统的性能和设计提供了重要的理论支持。