地埋管加热量与大地导热系数关系研究

"地埋管单位埋深加热量的变化对大地有效导热系数测量的影响"这一研究主要探讨了地源热泵系统中地埋管设计的关键参数——单位埋深加热量对大地有效导热系数的影响。地源热泵系统作为一种利用可再生能源的环保型空调技术，其效率与地下换热器的性能密切相关，而大地有效导热系数正是衡量这一性能的重要指标。 文章作者宋春节、刘立芳和丁良士来自北京工业大学环境与能源工程学院制冷及低温实验室。他们在研究中采用现场测试的方法，针对单U型和双U型两种地埋管结构，分析了不同回填材料条件下的大地有效导热系数。实验过程中，他们保持了每个测孔的流量恒定，并持续监测50小时，以此观察单位埋深加热量变化对导热系数的影响。 实验结果显示，无论地埋管的形式是单U还是双U，单位埋深的加热量增加都会导致导热系数增大，两者之间的最大差距可达25%以上。这意味着，优化地埋管的加热策略，可以显著提高系统的热交换效率，从而提升地源热泵的整体性能。 文章指出，地埋管的有效导热系数不仅仅受土壤本身的性质影响，还与回填材料、管内流体流动速度以及可能存在的地下水流动等因素密切相关。研究人员在长期实验中观察到，加热量和管内流速的调整对测试结果有显著影响，这为优化地源热泵系统的设计提供了新的视角。 实验基于开尔文的线热源理论，将地下埋管视为一个线性热源，通过分析其向周围土壤的辐射传热情况来评估其热交换能力。线热源模型被证实能够有效地模拟地下岩土垂直埋管的传热过程，且计算结果与实际测量数据吻合度高。 这项研究强调了单位埋深加热量在地源热泵系统中的重要性，为设计更高效、更经济的地埋管系统提供了理论依据，同时也对地源热泵技术的发展和应用具有积极的推动作用。在未来的实践中，工程师和研究人员可以根据这些发现，结合具体地质条件，优化地埋管的布局和运行参数，以提高系统的能效比和经济效益。