换热介质的流速对地埋管换热器换热性能的影响点击：62日期：[2014-04-2621:35:22]换热介质的流速对地埋管换热器换热性能的影响程小菲,夏智先,张娟娟,沈致和(合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009)摘要：文章通过实验探索换热介质的流速对地埋管换热器的换热性能的影响,分别讨论了流速为0.06m/s、0.07m/s、0.2m/s、0.4m/s、0.6m/s、0.8m/s的情况,实验表明:当流速从0.07m/s增加到0.2m/s时,进出口温差降低了20.3%;单位井深换热量增加了30.4%。而从0.2m/s增加到0.6m/s时,进出口温差降低了54.7%;单位井深换热量增加了25%;单位井深换热量的变化梯度随水流速的增加而减小,并且在低流速的情况下提高水流速会明显增加单位井深换热量,随着水流速的增加单位井深换热量增长得越来越慢。关键词：地源热泵实验;流速;换热性能中图分类号：TU831.6文献标识码：A文章编号：1673-5781(2011)04-0517-03地源热泵作为一项高效节能、绿色环保的空调技术,近年来越来越受到关注和重视。但是,该项技术涉及面比较广,在不同地质、气候、工程的条件下,地源热泵的系统设计、换热性能以及施工技术特点都会出现较大差异[1]。目前,在合肥地区采用地埋管地源热泵系统的实验研究相对较少,本文结合合肥地区的地质和气候条件阐述运用该系统的可行性,以期可降低空调能耗。合肥地区属于江淮波状平原区,区内地层基岩主要为侏罗系、白垩纪地层,次为第三系地层,其中第三系定远组,主要分布于合肥城区及东南;白垩系张桥组,在合肥地区广泛分布;岩性主要为砂岩、泥岩,自下而上又可分为二段,上段为强风化、中风化,岩石硬度较低,下端为微风化、未风化,岩石完整性较好,硬度中等,另外零星分布玄武岩等火山岩[2-3]。气候特征为冬冷夏热,冬夏两季时间较长,春秋两季时间较短,在夏季空气湿度高,降水量大,土壤的含水率也高,而当土壤含水率高时土壤的热物性参数会相对稳定,从而浅层土壤的温度相对稳定,因此,土壤源热泵很适合在合肥地区使用[4]。1·地源热泵试验介绍1.1试验台概况地源热泵实验室位于合肥南边某处,实验台以实验室为负荷端,实验室总建筑面积48m2,高3.8m,系统共分为4个模块,即室外地下换热器系统、机组系统、室内末端系统和控制系统[5]。1.2试验台设计介绍1.2.1地源热泵地埋管布置和测温探头布置室外系统即地下换热器系统主要包括:一口运行井和一口测试井,运行井井深60m,测试井深45m,钻孔直径为110mm。运行井和测试井均采用测温探头进行测温,探头采用武汉正辰科技发展有限公司生产的pt100探头[6]。运行井和测试井如图1所示。60m运行井安装4个测温探头,45m的测试井分别安装3个测温探头,探头的分布位置分别是:-10m、-30m、-45m和-60m。分别对运行井管壁和测试井的不同深度的温度进行测试,在机组为运行之前可以测试地下不同深度土壤的原始温度。1.2.2室外钻井地质状况室外0~-60m钻孔结构示意图,如图2所示。1.2.3实验用材(1)地埋管换热器管材选用HDPE100,公称外径25mm,公称壁厚2.5mm。(2)地源热泵主机选用的是美意(上海)空调设备有限公司生产的水-水式水源热泵机组,机组型号为J043WLD-HLA/AS,额定制冷量为11.3kW,电功率为2.69kW,COP值为4.2;额定制热量为14.8kW,电功率为3.44kW,COP值为4.3;机组尺寸(长×宽×高)为710×625×480,质量为65kg,电源为220V/50Hz。(3)冷却、冷冻水泵选用的是立式离心泵,产品型号为KQL25/125-0.75/2和KQL25-125。(4)冷却水流量的测量仪器为PC-LDY-25-11-12型电磁流量计。(5)各测点的温度采用武汉正辰科技发展有限公司生产的型号为WZP-020P的pt100探头,测温范围±50℃,四线制。输出的信号由精密数据采集仪器进行采集。1.2.4实验操作(1)启动源侧循环水泵,并将水量调节到规定值。(2)启动负荷侧循环水泵,并将水量调节到规定值。(3)启动风机盘管风机,并将风量调到最大档。(4)启动地源热泵机组。(5)系统运行正常后,开始记录测试数据。(6)如果运行中出现异常,应及时停止机组运行,并切断所有电源。2·不同流速对换热器换热性能的影响根据表1列出的埋管换热器内换热介质的热物性可知,当流速取0.07m/s时,雷诺数约为2000,因此可以取流速0.06m/s、0.07m/s、0.2m/s、0.4m/s、0.6m/s、0.8m/s来分别讨论换热介质...
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