王纪力波

摘 要：土壤-空气换热器是一种备受欢迎的被动式节能技术。对系统中热湿传递过程的定量分析是评价其热工性能的关键。外部环境中空气温度、含湿量以及土壤温度波动在年周期中均呈简谐波动。本文建立了简谐波动气候下土壤-空气换热器热湿耦合传递解析模型。通过对比新模型与显热传递解析模型的预测结果，说明了湿传递对系统性能评估的影响。

关键词：土壤-空气换热器;简谐波动气候;热湿耦合;解析模型

引 言

地道风系统可以被理解为土壤-空气换热器，常被用来汲取地热能实现对空气冷却/加热，以节省能源[1]。为了评估和预测土壤-空气热交换器的热工性能，需要建立准确的传热模型。实际上，地埋管入口的室外空气温度以日和年周期呈简谐波动。管道周围土壤的温度也呈周期性的波动，同时还会受到管内空气换热的扰动。因此简谐波动气候和土壤温度波动对地道风系统热工性能有较大影响。有部分学者将简谐波动气候纳入到对地道风系统的性能评估研究中[2-5]，但是忽略了管内空气含湿量的变化以及湿传递对整个换热过程的影响。对重庆、北京和哈尔滨的典型气象年日平均空气含湿量数据[6]进项拟合，如图1所示，结果表明室外空气含湿量在年周期中也呈简谐波动。目前已有相关研究表明湿传递对地道风系统性能评估的影不可忽略[7-10]。

本文的目的是在前人简谐波动气候下地道风系统性能评估显热传递解析模型的基础上，将室外空气含湿量波动也纳入到简谐波动气候中，建立一个简谐波动气候下地道风系统的热湿耦合传递解析模型。……