单U型地埋管换热器换热性能的模拟研究作者：马正福 李佩佩 方冬稳来源：《城市建设理论研究》2013年第20期 摘要：单U型管换热器与上壤间的传热受诸多因素的影响，为分析这些因素对于地源热泵换热U型管传热的影响，本文用GAMBIT软件建立单U型管换热器与周围土壤换热的物理模型并进行网格划分，在此基础上用FLUENT软件进数值模拟。经过整理分析，得到U型管的埋管深度、进口水温、管内流速、回填材料的导热性能等一系列因素对U型管传热量的影响规律，为优化工程设计提供依据。 关键词：地源热泵； 单U型地埋管换热器；换热性能；模拟研究
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1．引言
地源热泵具有效率高，对环境的影响小等优点。目前在国内外已得到很好地推广与应用。地源热泵系统通常以土壤、地下水和地表水作为热源,以土壤为热源的热泵系统称之为土
壤源热泵。土壤源热泵是目前应用最为广泛的一种形式。而地下换热器是土壤源热泵的重要组成部分。土壤换热器主要有水平埋管和竖直钻井两种设置形式，水平埋管形式占地面积大、开挖量大、受室外温度影响大，而竖直钻井形式可克服以上缺点，因而应用更为广泛。 竖直土壤换热器主要有单 U 型、双 U 型和套管3 种形式。与套管式换热器的施工相比，单 U 型和双 U 型换热器的施工简单、承压高、管路接头少、不易泄漏等优点，因此应用较为广泛。其中以单 U 型管最为常见。目前，在国内大部分土壤源热泵采用的都是单U型地埋管换热器。提高单U型管的换热性能对地源热泵系统有重要意义。
本文建立了单 U 型地埋管换热器实际尺寸的三维模型，用FLUENT对不同流量、进口温度、回填材料和钻井深度下单 U 型换热器进行模拟计算，分析U型管的埋管深度、进口水温、管内流速、回填材料的导热性能等一系列因素对U型管传热量的影响。为优化工程设计提供依据。
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