张洋，程海峰，张举，杨叶萌，王庚

（1.安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽 合肥 230601；2.建筑能效控制与评估教育部工程研究中心，安徽 合肥 230601；3.智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601；4.安徽建筑大学建筑室内热湿环境实验室，安徽 合肥 230601）

1 概述

本文通过对宿州地区单U深井式地埋管换热器建立地埋管换热器的管内外耦合全尺寸三维动态数值计算模型，对该地埋管换热器的换热性能等进行数值仿真模拟并与实测结果进行比较分析。项目地点位于宿州市埇桥区（其地理坐标为：东经 11656'28"～11701'09"，北纬 3337'52"～3340'42"）。钻井深度100m，回填材料为原土回填，其中单U地埋管采用高密度聚乙烯材质（HDPE），管径为20mm，地下钻井直径140mm。单U地埋管换热器截面和剖面结构如图1、图 2。

图1 单U换热器横截面图

图2 单U换热器剖面图

2 模型的建立

2.1 基本假设

适当的假设能够在确保研究数据准确度为前提的条件下加快模型运算速度，合理的假设对于解决问题而言十分重要。为了更好地分析，按照实际情况做出下列的假设：

①假设地表温度变化忽略不计，土壤的初始温度在无穷远处也不发生变化且均匀一致；

②假设换热器周围的复杂固液混合物为均匀固体，忽略周围岩土体渗流带来的影响，热量交换仅以导热形式进行；

③假设换热管内流体为理想工况即管内同一截面的流体具有相同的温度与流速；

④假设换热装置周围为均匀的岩石、土层和回填料，往径向和竖向延伸，其热物性参数不变；

⑤假设忽略回填材料的接触热阻，地埋管与周围岩土以线热源方式进行换热。……