能量桩换热性能影响因素的数值模拟研究

能量桩属于新型地热能利用技术。基于数值模拟的方法,利用Ansys软件建立能量桩三维蓄热模型,通过模拟出口水温并计算单位管长换热量,探究不同因素对能量桩换热性能的影响。结果显示:蓄热至稳定状态时,能量桩温度场呈对称分布,热影响半径约为0.68 m。单位管长换热量与桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容呈正相关。增大桩体的导热系数能够显著增强能量桩的换热性能,桩体密度和比热容的变化对能量桩换热性能的影响相对较小。出于经济性的考虑,管内循环水流速不宜超过0.9 m/s。在1-U形、2-U形、1-W形能量桩中,1-U形单位管长换热量最大,换热性能最好。