地埋管流體速度對(duì)地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行性能影響研究

李 貴，韓宗偉，楊靈艷，張宏志，魏昊天，張雪平，孟新巍，季明震

（1.東北大學(xué) 冶金學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110519；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京 100013）

0 引言

21世紀(jì)以來(lái)，地源熱泵在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]，盡管初始投資較高，但運(yùn)行費(fèi)用低，且無(wú)污染排放，應(yīng)用前景廣泛[2]。地埋管管內(nèi)流體流速不僅是地源熱泵系統(tǒng)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，也是影響系統(tǒng)運(yùn)行性能的重要因素。流速越高，換熱效果越好，越有利于降低熱泵機(jī)組運(yùn)行能耗，但換熱器阻力也隨之增加，導(dǎo)致循環(huán)水泵功耗增加。因此確定地埋管換熱器內(nèi)換熱流體的合理流速范圍對(duì)于提高地源熱泵系統(tǒng)性能具有重要作用。

關(guān)于地埋管管內(nèi)流速，GB50366—2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中指出，為確保系統(tǒng)及時(shí)排氣和加強(qiáng)換熱，建議單U形地埋管時(shí)流速不小于0.6m/s，而國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)IGSHPA2017標(biāo)準(zhǔn)中指出，僅需開(kāi)機(jī)時(shí)保證流速不小于0.6m/s，運(yùn)行時(shí)保證管內(nèi)處于紊流區(qū)即可。近幾年，學(xué)者們針對(duì)管內(nèi)流速對(duì)地埋管換熱特性及系統(tǒng)性能的影響開(kāi)展了研究，并根據(jù)地埋管換熱器單位井深換熱量和進(jìn)、出口壓降，給出了最佳流速范圍。Zhou[3]、李云[4]通過(guò)建立單U形DN32地埋管仿真模型，得出最佳流速為0.4～0.6m/s。江然然[5]建立了并聯(lián)雙U形樁基埋管換熱器管模型，得出經(jīng)濟(jì)流速為0.25～0.3m/s。李遼遼[6]建立了不同流速下的地源熱泵系統(tǒng)仿真模型，得出流速在0.22～0.34m/s時(shí)，可保證全年運(yùn)行費(fèi)用較低。也有學(xué)者根據(jù)實(shí)地實(shí)驗(yàn)得出最佳流速范圍，程小菲[7]利用試驗(yàn)臺(tái)研究得出單U形DN25地埋管的經(jīng)濟(jì)流速為0.15～0.36m/s?！?br>