万 兆，管昌生，胡平放

(1.武汉理工大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430070；2.华中科技大学环境科学与工程学院， 湖北 武汉 430074)

0 引 言

地热资源是指能够为人类经济开发和利用的地热能、地热流体及其有用部分.作为一种可再生能源，据估计，全世界地热资源总量约为1.45×1026J，相当于4 948×1012t标准煤[1].在当今节能环保可持续发展大环境下，利用地热资源越来越受到工程界的重视，其应用也越来越广泛.地源热泵即为利用地热能的节能技术之一.

在地源热泵地埋管传热研究中，对换热器及温度场的研究产生了多种传热模型.李新国等人采用多孔介质计算软件对换热器周围土壤温度进行了模拟计算[2].唐志伟等人利用有限容积法对单U型地埋管换热器的温度场和流场进行了数值模拟[3].工程上，地源热泵地埋管通过回填材料与其周围多层热物性不同岩土进行传热，本文利用多层岩土模型对传热过程进行模拟研究[4-5].本文重点研究地埋管周围岩土温度场分布特征及影响因素，有利于地埋管换热器换热性能的提高和运行的经济性[6].

1 垂直U型埋管换热器物理模型

图1中土壤1和土壤2分别代表不同热物性土壤分层.

图1 垂直U型埋管物理模型

2 垂直U型埋管数学模型分析

2.1 地源热泵地埋管区域的传热

地埋管在各个物性相同土层内传热为非稳态复杂传热过程，包括地埋管管壁与回填材料之间的传热，回填材料的导热，回填材料与土壤传热以及土壤的导……