地埋管换热器热扩散半径试验及数值模拟.doc

地埋管换热器热扩散半径试验及数值模拟研究 李新华，段新胜，段士强 （中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉430074） 摘要：地源热泵地下换热器换热性能直接决定着整个系统性能的优良与否，它与地层岩性、水文地质条件、钻孔回填材料的性能、钻孔直径、孔深以及埋管直径等诸多因素有关。合理的埋管间距不仅可以增强换热效果，还可以减小换热器相互之间的热干扰，从而提高系统整体性能。本文在延长加热时间的热响应试验基础上，通过土壤中布设大量地温传感器研究热扩散半径，同时应用数值模拟技术探讨热扩散半径变化规律。 关键词：地埋管换热器；热扩散半径；热响应试验；地埋管间距 中图分类号: TU831. 4 文献标识码: A Test and numerical simulation Study on diffusion radius of ground heat exchanger Li Xinhua, Duan Xinsheng, Duan Shiqiang (Engineering College, China University of Geosciences (Wuhan), Hubei Wuhan 430074, China) Abstract: The performance of borehole heat exchanger of ground source heat pump directly decides whether the performance of whole system is good or not, which has something to do with stratigraphic lithology, hydro-geological conditions, the properties of backfill materials, diameter and depth of the borehole, and the diameter of the PE pipe etc. Reasonable spacing of the borehole heat exchangers can not only enhance heat transfer effect, but also decrease the thermal interference, which will improve the overall system performance. In this paper, thermal diffusion radius was studied based on the extension of the heating time of the thermal response test, and the earth temperature sensors buried apart away from the heat exchange borehole, as well as numerical simulation technology. Key words: borehole heat exchanger; Diffusion radius; Thermal response test; spacing of the borehole  前言 地源热泵作为一种环境、能源和经济可行的建筑供暖制冷新技术越来越受到关注。它是利用地下相对稳定的土壤温度，通过介质来获取土壤内热冷量的新型装置，可一年四季方便地调节内温度。 1、试验方案 1.1试验孔及测温孔布置 在地埋管地源热泵系统地埋管试验区(福州市)布置热响应试验孔1个，用D1表示；在距D1号热响应试验孔分别为0.5m、1.0m、1.5m和2.0m处各布设一地温监测孔，分别用J1、J2、J3、J4表示。热响应试验孔及温度监测孔地层及其他具体情况见表1及图1。 表1.试验孔及温度监测孔具体布置 Table 1.Test hole and temperature monitoring hole specific layout 钻孔编号 直径mm 深度m 钻孔类别 埋设PE管情况 钻孔回填材料 D1 150 100 热响应试验孔/测温孔 De32双U33m 原浆+中砂 J1 91 32 温度监测孔 密封在De32PE管内测温线1根 原浆+中砂 J2 91 32 温度监测孔 同上 原浆+中砂 J3 91 32 温度监测孔 同上 原浆+中砂 J4 91 32 温度监测孔 同上 原浆+中砂  1.2 热响应试验方法 现场热响应试验采用中国地质大学（武汉）工程学院研制的GP-3型地埋管岩土热响