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    地熱換熱器的換熱分析

    近年來在中國也已受到了廣泛的關注并已得到實際應用。地源熱泵空調系統是以大地為冷源(或熱源)，通過中間介質(通常是水或防凍液)作為熱載體，并使中間介質在埋設在大地中的封閉環路中循環流動，從而實現與大地進行熱量交換的目的，并進而通過熱泵實現對建筑物的空調。豎直埋管地熱換熱器通常采用u型埋管的形式；一個鉆孔中可以設置單組u型管，也可設置兩組u型管。地熱換熱器設計是否合理決定著地源熱泵系統的經濟性和運行的可靠性。建立較為準確的地下傳熱模型是合理地設計地熱換熱器的前提。由于地下傳熱的復雜性，地熱換熱器傳熱模型的研究一直是地源熱泵空調系統的技術難點和應用基礎。

　　地熱換熱器傳熱分析的基礎是單個鉆孔的傳熱分析，對于多個鉆孔的情況可在單個鉆孔分析的基礎上采用疊加原理進行分析處理。對于地熱換熱器，其整個傳熱過程是一個復雜的、非穩態的傳熱過程，所涉及的時間尺度很長，空間區域很大。因此在工程實際應用的模型中通常都以鉆孔壁為界，把所涉及的空間區域劃分為鉆孔以外的巖土部分和鉆孔內部兩部分，采用不同的簡化假定分別進行分析。對于鉆孔以外部分的傳熱，必須采用非穩態的傳熱模型分析研究。由于u型埋管的深度都遠遠大于鉆孔的直徑，因而u型埋管通常都被看成是一個線熱源，由此可以得到工程上所關心的鉆孔壁的代表性溫度隨時間的變化。然后根據鉆孔內的熱阻可確定換熱器循環介質的進出口溫度。地源熱泵系統設計的基本目標是要保證在系統整個運行期內，循環液的溫度保持在限定的范圍內。