太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)是一種新型的節(jié)能環(huán)保供暖方式。但是在我國北部寒冷地區(qū),建筑熱負荷遠大于冷負荷,隨著系統(tǒng)的長期運行,不斷地從土壤中提取熱量,導致土壤溫度難以恢復(fù),久而久之形成土壤冷堆積現(xiàn)象,使系統(tǒng)的COP持續(xù)下降。為了解決這一問題,本文主要對寒冷地區(qū)太陽能變熱流土壤蓄熱特性進行了初步的研究。本文首先對太陽輻射和土壤傳熱理論進行了簡單的介紹,給出了某傾斜面上太陽輻射強度計算公式,對現(xiàn)有的地埋管傳熱模型進行對比分析,選出了適合本課題研究的計算模擬方法。針對張家口地區(qū)的地質(zhì)條件,對太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)中水平埋管方式的土壤蓄熱特性進行研究。對寒冷地區(qū)的土壤溫度、太陽輻射強度和水平蛇形地埋管換熱器的蓄熱特性進行了數(shù)據(jù)采集,并對實驗結(jié)果進行了詳細分析,得出了地埋管換熱器的單位管長蓄熱量和整個蓄熱期的土壤溫變情況。建立了太陽能變熱流土壤蓄熱系統(tǒng)的數(shù)值模型,利用FLUENT軟件建立了由多層水平蛇形埋管組成的地埋管換熱器的三維傳熱模型,并通過UDF功能編寫太陽能集熱系統(tǒng)模型程序,將其加載到地埋管換熱器模型中,完成了太陽能變熱流土壤蓄熱的動態(tài)仿真。在實驗工況下對寒冷地區(qū)多層水平地埋管換熱器的蓄熱特性進行了模擬研究,得出了單位管長蓄熱量和土壤日總蓄熱量隨蓄熱時間的變化情況,給出了蓄熱末期不同深度土壤溫度分布圖。并將以上模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,驗證了所建立的太陽能變熱流土壤蓄熱模型的可行性和正確性。最后,通過模擬研究方法分析了土壤熱物性、地埋管換熱器結(jié)構(gòu)(埋管間距、地埋管管徑)和系統(tǒng)運行參數(shù)(地埋管入口水流速度、土壤蓄熱啟動溫度)對土壤蓄熱的影響。本文研究成果對寒冷地區(qū)太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)中多層水平蛇形埋管方式的應(yīng)用提供了有益參考,對寒冷地區(qū)太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱的研究具有借鑒作用。
【學位單位】：河北建筑工程學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

河北建筑工程學院碩士學位論文建筑節(jié)能技術(shù)就引起了很多發(fā)達國家的重視，而我國卻一直研究導致如今節(jié)能水平遠遠落后于發(fā)達國家。但這大大說明的節(jié)能研究空間巨大。景，積極尋找新的清潔能源（太陽能、地熱能、核能）和提用效率已經(jīng)成為解決這些問題的關(guān)鍵手段。我國地處北半太陽能資源豐富，如圖（1-1）太陽能資源分布圖所示，我為四類地區(qū)。大部分地區(qū)每年的日照時數(shù)超過 2000 小時，為 5852MJ/(m2·a)。因此，從很早以前對太陽能的利用就受追系

上太陽輻射必不可少的參數(shù)，其值可用下式計算得 -）coscos sin（-）sin（2-8）均距離時，地球大氣上界垂直于太陽光線的單位面陽輻射通量，單位采用2kw/m 來表示。太陽常數(shù)的掌握了太陽輻射的衰減規(guī)律后就可以根據(jù)已知的太輻射量。太陽常數(shù)的數(shù)值早在 1956 年國際地球物82kw/m ，在 1971 年根據(jù)人造衛(wèi)星和宇航飛船等高數(shù)定為 1.352kw/m ，近年來基于地基法測得的太陽射強度來表示。太陽輻射通過大氣層時被吸收和散由

還要保證回填土壤的密實性，保證回填此采用線熱源模型進行計算的結(jié)果相對誤差較小。該 rqTTrTrrrTar 0(0,)2(,0)0 溫度的分布計算式為： 040(,)(,)4(,)22rtrtdxxekqtrtrxl —為圓柱坐標系的徑向坐標圖 2-3 線熱源法示意圖Fig . 2 - 3 Schematic diagram of line heat source method
【參考文獻】

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本文編號：2841745