地热换热器的换热分析

    近年来在中国也已受到了广泛的关注并已得到实际应用。地源热泵空调系统是以大地为冷源(或热源)，通过中间介质(通常是水或防冻液)作为热载体，并使中间介质在埋设在大地中的封闭环路中循环流动，从而实现与大地进行热量交换的目的，并进而通过热泵实现对建筑物的空调。竖直埋管地热换热器通常采用u型埋管的形式；一个钻孔中可以设置单组u型管，也可设置两组u型管。地热换热器设计是否合理决定着地源热泵系统的经济性和运行的可靠性。建立较为准确的地下传热模型是合理地设计地热换热器的前提。由于地下传热的复杂性，地热换热器传热模型的研究一直是地源热泵空调系统的技术难点和应用基础。

　　地热换热器传热分析的基础是单个钻孔的传热分析，对于多个钻孔的情况可在单个钻孔分析的基础上采用叠加原理进行分析处理。对于地热换热器，其整个传热过程是一个复杂的、非稳态的传热过程，所涉及的时间尺度很长，空间区域很大。因此在工程实际应用的模型中通常都以钻孔壁为界，把所涉及的空间区域划分为钻孔以外的岩土部分和钻孔内部两部分，采用不同的简化假定分别进行分析。对于钻孔以外部分的传热，必须采用非稳态的传热模型分析研究。由于u型埋管的深度都远远大于钻孔的直径，因而u型埋管通常都被看成是一个线热源，由此可以得到工程上所关心的钻孔壁的代表性温度随时间的变化。然后根据钻孔内的热阻可确定换热器循环介质的进出口温度。地源热泵系统设计的基本目标是要保证在系统整个运行期内，循环液的温度保持在限定的范围内。