胡 宁 王晏平 李雪飞

(安徽建筑大学，安徽 合肥 230601)

·水·暖·电·

垂直U型埋管换热器全年试验分析及模拟★

胡 宁 王晏平 李雪飞

(安徽建筑大学，安徽 合肥 230601)

通过分析，建立了120 m深垂直U型埋管换热器及土壤温度场的数学模型，并就典型气候条件下换热器的换热性能及周围土壤温度场的变化情况进行了实测分析及数值模拟，为夏热冬冷地区地埋管换热器系统的设计、施工提供一定参考。

地源热泵系统，垂直U型地埋管换热器，模拟，ANSYS

0 引言

地源热泵系统和常规空调系统最大区别在于多了一个地埋管换热器，而我国大部分区域空调夏季冷负荷往往大于冬季热负荷，在这种情况下，地埋管换热器周围容易出现冷热量不平衡，系统运行若干年以后，换热器周围土壤温度升高，虽有利于冬季运行，但对系统在夏季运行不利，甚至出现系统不能运行[1，2]。基于此，本文试验分析合肥地区典型工作条件下垂直单U型埋管换热器的运行性能及换热器周围土壤温度变化情况，并进行数值模拟分析，为夏热冬冷地区实际工程提供一定的参考。

1 模型建立

1.1 物理模型

换热器与其周围土壤传热过程可视为在半无限大介质中与土壤进行热量交换的过程，基于此，其传热采用线热源模型。

1.2 数学模型

1)换热器内流体传热方程。

(1)

其中，Tf为换热器内流体温度，℃；u为换热器内流体速度，m/s；Tp为换热器管壁温度，℃；α为管壁与换热器内流体对流换热系数，W/(m·℃)；ρf为流体密度，kg/m3；cf为流体比热容，J/(kg·℃)。

2)U型管壁导热。……