李小玲，马贵阳，赵 鹏

（1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺113001； 2. 中石化管道储运公司京唐输油处，江苏 徐州 221000）

地源热泵埋管换热器数值模拟研究

李小玲1，马贵阳1，赵 鹏2

（1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺113001； 2. 中石化管道储运公司京唐输油处，江苏 徐州 221000）

针对地源热泵垂直U型埋地换热器的传热特性，建立了换热器及周围土壤温度场的数学物理模型，模拟计算分析了单钻孔垂直U型埋地换热器短期运行工况下系统运行时间和不同灌浆材料对埋管周围土壤温度场的影响。研究结论可为合理设计埋管换热器提供参考。

地源热泵；运行时间；灌浆材料；温度场

地源热泵系统具有运行稳定、温度变化范围小等优点。用土壤作热泵的热源，夏季土壤温度比室外气温低，冬季比室外气温高，这样更有利于提高热泵系统的运行性能[1,2]。地源热泵系统的性能很大程度上取决于埋管换热器的性能，而且热泵系统的负荷、初投资造价均与埋管换热器的尺寸相关联。

采用有限元计算方法，编制程序，对垂直U型埋管换热器运行工况进行模拟计算。研究分析了单钻孔垂直U型埋地换热器短期运行工况下系统运行时间和不同灌浆材料对埋管周围土壤温度场的影响。

1 传热模型

垂直单U型埋管换热器，管子埋在地表下的竖直钻孔中，用回填材料填实，流体在U型埋管内流动并与土壤进行换热。

模型的建立基于如下假设：忽略地表面温度波动对土壤温度的影响，认为土壤初始温度均匀一致，恒定不变，且等于边界土壤的温度；……