本文關(guān)鍵詞： 能源樁 儲(chǔ)熱 溫度場(chǎng) 數(shù)值模擬　出處：《湖北工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近幾年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,人們對(duì)居住的品質(zhì)也越來(lái)越高,建筑的空調(diào)系統(tǒng)(供熱和供冷)是人們生活所必須的,然而這部分能耗占到社會(huì)總能耗的25%~30%。在我國(guó),大部分地區(qū)主要以煤炭能源作為供熱資源,煤炭能源在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害的氣體,給環(huán)境帶來(lái)一系列的問(wèn)題。在各種新能源和可再生能源中,地源熱泵系統(tǒng)是一種可持續(xù)的,環(huán)境友好的能源系統(tǒng),利用地?zé)崮茉垂┡?制冷的建筑,符合綠色建筑設(shè)計(jì)要求[1]。地球的地表下中包含存儲(chǔ)的地?zé)崮茉吹木薮鬂摿?地源熱泵技術(shù)就是充分利用這種能量用于加熱與冷卻的一種建筑節(jié)能技術(shù)[2]。從90年代至今,地源熱泵技術(shù)開(kāi)始從全世界各地得到了大力發(fā)展與廣泛應(yīng)用。雖然地源熱泵具備經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn),但并非完美,其不足主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:1.項(xiàng)目開(kāi)始投入資金偏高,2.不合理的布置方式占用了地下空間,3.錯(cuò)誤的排放方式污染地下水。本文對(duì)能源樁技術(shù)的儲(chǔ)熱進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析,本文主要工作與研究成果如下:(1)總結(jié)了國(guó)內(nèi)與國(guó)外關(guān)于能源樁技術(shù)的研究現(xiàn)狀,同時(shí)介紹了能源樁目前存在的主要問(wèn)題及研究?jī)r(jià)值;(2)分析了能源樁與周圍土體之間發(fā)生熱交換的熱力學(xué)理論;同時(shí)分析了樁埋管換熱器與混凝土及土壤之間的熱傳遞過(guò)程,建立了熱交換模型;(3)采用MIDAS/CIVIL有限元計(jì)算軟件建立了有限元模型,分析了不同工況下對(duì)能源樁換熱能力的影響,發(fā)現(xiàn)得入口水溫與土壤環(huán)境溫度相差越大,進(jìn)出口溫差越大,但最終熱擴(kuò)散半徑相差不大;樁直徑越大,樁的儲(chǔ)熱能力越強(qiáng);同時(shí)樁直徑為800mm時(shí),管間距設(shè)置為400mm,樁儲(chǔ)熱最合理。(4)分析了“U”型與“W”型換熱器換熱性能對(duì)比試驗(yàn),通過(guò)數(shù)值分析得出在相同工況下兩種換熱器的進(jìn)出口水溫、換熱功率、土壤溫度變化及熱擴(kuò)散半徑隨時(shí)間變化曲線,發(fā)現(xiàn)W型的換熱性能優(yōu)于U型,但經(jīng)濟(jì)性不如U型換熱管。(5)分析了群樁模擬,在群樁儲(chǔ)熱效應(yīng)下,每根能量樁的熱影響半徑能達(dá)到2m,這明顯要比單樁的熱影響半徑大,說(shuō)明群樁的熱效應(yīng)并非單樁的熱疊加。
[Abstract]:In recent years, the economy of our country has been developing continuously, and the quality of people's living is getting higher and higher. The air conditioning system (heating and cooling) in buildings is necessary for people's daily life. However, this part of energy consumption accounts for 25% of the total energy consumption of society. In our country, Most areas mainly use coal energy as heating resources, coal energy will produce a large number of toxic and harmful gases in the process of combustion, which will bring a series of problems to the environment. The ground-source heat pump system is a sustainable, environment-friendly energy system that uses geothermal energy for heating / cooling buildings that meet the design requirements of green buildings [1]. Ground-source heat pump (GSHP) technology is a kind of building energy saving technology that makes full use of this energy for heating and cooling. Ground-source heat pump technology has been developed and widely used from all over the world. Although ground-source heat pump has many advantages, such as economy, energy saving, green and environmental protection, it is not perfect. The deficiency is mainly manifested in three aspects: 1.The project begins to invest too much money. 2. Unreasonable arrangement occupies underground space 3.The wrong discharge way pollutes groundwater. This paper makes a systematic analysis on heat storage of energy pile technology. The main work and research results of this paper are as follows: (1) summarizing the research status of energy pile technology both at home and abroad. At the same time, the main problems and research value of energy pile are introduced. The thermodynamic theory of heat exchange between energy pile and surrounding soil is analyzed, and the heat transfer process between pile buried tube heat exchanger and concrete and soil is also analyzed. The heat exchange model is established. The finite element model is established by using MIDAS/CIVIL finite element calculation software. The influence of different working conditions on the heat transfer capacity of energy pile is analyzed. It is found that the greater the difference between inlet water temperature and soil environmental temperature is, the greater the difference between inlet and outlet temperature is. But the final thermal diffusion radius is not different; the bigger the pile diameter, the stronger the heat storage capacity of pile; at the same time, when the diameter of pile is 800mm, the distance between pipe and pipe is set to 400mm, and the heat storage of pile is most reasonable. The comparative test of heat transfer performance of "U" type heat exchanger and "W" type heat exchanger is analyzed. Through numerical analysis, the curves of inlet and outlet water temperature, heat transfer power, soil temperature change and thermal diffusion radius with time are obtained under the same operating conditions. It is found that the heat transfer performance of W type is better than that of U type. But the economic efficiency is not as good as that of U-type heat exchanger pipe. (5) the simulation of pile group is analyzed. Under the heat storage effect of pile group, the thermal influence radius of each energy pile can reach 2 m, which is obviously larger than that of single pile, which indicates that the thermal effect of pile group is not the thermal superposition of single pile.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU83

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