下载后可任意编辑土壤导热系数对地埋管地源热泵水平地埋管周围土壤温度场的影响讨论摘 要: 本文考察了土壤组成及影响土壤与埋管换热的土壤热物性, 其中最重要的就是土壤导热系数, 经过建立的地下水平埋管换热器模型, 模拟了土壤导热系数对埋管及其周围土壤温度分布和埋管换热量的影响。模拟结果显示, 随着土壤导热系数的增大, 埋管换热量明显增大, 冬季给定工况下, 当土壤导热系数从 1.1 W/(m·K)增大到 2.5 W/(m·K)时, 埋管单位管长换热量增幅达 100.8%, 冬季埋管周围土壤温度随土壤导热系数的增大而降低, 但降幅不大。到埋管距离越近的点, 其土壤温度随土壤导热系数的变化相对较快。关键词: 土壤源热泵; 水平埋管; 土壤导热系数; 土壤温度场1． 土壤的组成和物性土壤是一个非均质的、 多相的、 颗粒化系统, 其中占体积50%左右的部分为固相, 其余由空气、 水等成分组成。讨论土壤物性是土壤源热泵系统成功使用的前提, 是进行地下埋管换热器方案设计的基础, 土壤源热泵系统地下埋管流体进出口温度, 地下埋管换热器换热量都与土壤物性参数密切相关[1]。在进行土壤源热泵地下换热器设计和施工前, 首先应进行地质咨询, 即向有关部门咨询这个地区各地层地质构造, 土壤组成成分, 土壤热物性以及地下水的分布和冻结等情况, 以初步确定土壤源热泵地下埋管换热器的可行性。土壤的物性包括: 土壤导热系数、 土壤密度、 土壤比热容、 土壤温度、 土壤热阻、 土壤热扩散度等。为了便于理解, 将土壤的成分简单地分为矿物质(固体相)、 有机质(固体相)、 水(液相)和空气(气相), 见表 1。中国地域辽阔, 各地的土壤成份和湿度差别较大, 其热物性差别也较大。不同地区地质情况的影响主要体现在土壤物性参数的变化, 如土壤的导热系数, 比热, 密度等。表 2 给出不同种土质的土壤物性参数[2]。表 1 土壤各主要组成的物性参数(标准大气压, 20℃)下载后可任意编辑组成物质密度 kg/m3质量比热容 kJ/(kg·℃)体积比热容kJ/(m3·℃)导热系数W/(m·℃)矿物质(近似平均数)26500.73319422.93~8.37有机质(近似平均数)13001.92625040.251水10004.18641870.595空气1.21.0051.20.026表 2 不同土质的物性参数土质名称物性参数密度 kg/m3质量比热容 kJ/(kg·℃)导热系数 W/(m·℃)砂岩22501.843841石灰岩22501.283841灰质页岩17600.8381008大理岩、 花岗岩30003.616841建筑物下的种植土18001.167841干砂填料16000....
