地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范20xx年局部修訂內(nèi)容-資料下載頁(yè)
【導(dǎo)讀】性參數(shù)及巖土初始平均溫度的試驗(yàn)。試驗(yàn)；當(dāng)應(yīng)用建筑面積大于等于5000m2時(shí)，應(yīng)進(jìn)行熱響應(yīng)試驗(yàn)。證、校準(zhǔn)證書(shū)或測(cè)試證書(shū)。1夏季運(yùn)行期間，地埋管換熱器出口最高溫度宜低于33℃；2冬季運(yùn)行期間，不添加防凍劑的地埋管換熱器進(jìn)口最低溫度宜高于4℃。豎直地埋管換熱器鉆孔的長(zhǎng)度計(jì)算宜符合下列要求；熱月份水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)；在巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)之前，應(yīng)對(duì)測(cè)試地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地的勘察，根據(jù)地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，對(duì)2個(gè)及以上測(cè)試孔的測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果應(yīng)取算術(shù)平均值。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)提供穩(wěn)定的電源，具備可靠的測(cè)試條件。測(cè)試孔的施工應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)。7巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)做好對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的保護(hù)工作；8提取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析計(jì)算得出巖土綜合熱物性參數(shù)；測(cè)試孔的深度應(yīng)與實(shí)際的用孔相一致。巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)應(yīng)在測(cè)試孔完成并放置至少48h以后進(jìn)行。地埋管換熱器內(nèi)流速不應(yīng)低于。試驗(yàn)數(shù)據(jù)讀取和記錄的時(shí)間間隔不應(yīng)大于10分鐘。
【正文】 孔內(nèi)的幾何尺寸和熱容量均很小，可以很快達(dá)到一個(gè)溫度變化相對(duì)比較平穩(wěn)的階段，因此埋管與鉆孔內(nèi)的換熱過(guò)程可近似為穩(wěn)態(tài)換熱過(guò)程。埋管中循環(huán)介質(zhì)溫度沿流程不斷變化，循環(huán)介質(zhì)平均溫度可認(rèn)為是埋管出入口溫度的平均值。鉆孔外可視為無(wú)限大空間， 地下巖土的初始溫度均勻 ，其傳熱過(guò)程可認(rèn)為是線熱源或柱熱源在無(wú)限大介質(zhì)中的非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程。在定加熱功率的條件下： 1. 鉆孔內(nèi)傳熱過(guò)程及熱阻 鉆孔內(nèi)兩根埋管單位長(zhǎng)度 的熱流密度分別為 q1 和 q2，根據(jù)線性疊加原理有： ??? ??? ???221122212111 qRqRTT qRqRTTbfbf () 式中 Tf1 , Tf2—— 分別為兩根埋管內(nèi)流體溫度 （ ℃ ） ； Tb—— 鉆孔壁溫度 （ ℃ ） ； R1, R2—— 分別看作是兩根管子獨(dú)立存在時(shí)與鉆孔壁之間的熱阻 （ m?K/W） ； R12—— 兩根管子之間的熱阻 （ m?K/W） 。 在工程中可以近似認(rèn)為兩根管子是對(duì)稱(chēng)分布在鉆孔內(nèi)部的，其中心距為 D，因此有： f222o21lnln2 1 RRDd dddRR pbbsbsbbb?????????? ???????? ??????????????? ?? ???? () ???????? ???????? ???????????? 22212 lnln2 1 Dd dDdR b bsb sbbb ?? ???? () 其中埋管管壁的導(dǎo)熱熱阻 Rp 和管壁與循環(huán) 介質(zhì) 對(duì)流換熱熱阻 Rf分別為： ??????????iopp ddR ln2 1?? , KdRif ?1? () 式中 ： di—— 埋管內(nèi)徑 （ m） ； do—— 埋管外徑 （ m） ； db—— 鉆孔直徑 （ m） ； ?p—— 埋管管壁導(dǎo)熱系數(shù) [W/(m?K)]； ?b—— 鉆孔回填材料導(dǎo)熱系數(shù) [W/(m?K)]； ?s—— 埋管周?chē)鷰r土的導(dǎo)熱系數(shù) [W/(m?K)]； K—— 循環(huán)介質(zhì)與 U 形管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù) [W/(m2?K)]。 取 lq 為單位長(zhǎng)度埋管釋放的熱流量，根據(jù)假設(shè)有： q1=q2=ql/2， Tf1=Tf2=Tf，則式 ()可表示為 blbf RqTT ?? () 由式 ()~( )可推得鉆孔內(nèi)傳熱熱阻 Rb 為 ??????????????????????????????????????????????????????????KdddDddDdddRiiopbbsbsbbbbb?????????1ln21lnlnln2121444o () 2. 鉆孔外傳熱過(guò)程及熱阻 當(dāng)鉆孔外傳熱視為以鉆孔壁為柱面熱源的無(wú)限大介質(zhì)中的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)時(shí)，其傳熱控制方程、初始條件和邊界條件分別為 ???????? ???????? rTrrTcTsss 122??? , ???rdb2 , 0?? () ffTT? , ???rdb2 , 0?? () ldrsb qrTd b ???? ?2?? , 0?? () ffTT? , ??r , 0?? () 式中 ： cs—— 埋管周?chē)鷰r土的平均比熱容 [J/(kg?℃ )]； T—— 孔周?chē)鷰r土溫度 （ ℃ ） ； Tff—— 無(wú)窮遠(yuǎn)處土壤溫度 （ ℃ ） ； ρs—— 巖土周?chē)鷰r土的平均密度 （ kg/m3） ； τ—— 時(shí)間 （ s） 。 由上述方程可求得 ??時(shí)刻鉆孔周?chē)寥赖臏囟确植?。其公式非常?fù)雜，求值十分困難，需要采取近似計(jì)算。 當(dāng)加熱時(shí)間較短時(shí)，柱熱源和線熱源模型的計(jì)算結(jié)果有顯著差別；而當(dāng)加熱時(shí)間較長(zhǎng)時(shí) ，兩模型計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差逐漸減小，而且時(shí)間越長(zhǎng)差別越小。一般國(guó)內(nèi)外通過(guò)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)鉆孔傳熱性能及熱物性所采用的普遍模型是線熱源模型的結(jié)論，當(dāng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí) ， 線熱源模型的鉆孔壁溫度為 ???????????? ?????sssbslffbcdEiqTT 164 1 2 () 式中 ： ?? ?? x S dSSexEi )( 是指數(shù)積分函數(shù)。當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí) ， ?? ????? ?????????????????? ssb ss ssb cdcdEi 22 16ln16 ， ?是歐拉常數(shù)， ?? 。 ?????????? ?????sssbsscdEiR 164 1 2為鉆孔外巖土的導(dǎo)熱熱阻。 由式 ()和 ()可以 導(dǎo)出 時(shí)刻循環(huán)介質(zhì)平均溫度，為 ???????? ????????????? ?????sssbsblfffcdEiRqTT 164 1 2 () 式 ()和 ()構(gòu)成了埋管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)與周?chē)鷰r土的換熱方程。式 ()有兩個(gè)未知參數(shù)，周?chē)鷰r土導(dǎo)熱系數(shù) ?s 和容積比熱容 ρscs，利用該式可以求得上述兩個(gè)未知參數(shù)。
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