镀锌钢管套管式地埋管换热器换热影响因素研究

以武汉地区为例,使用TRNSYS软件中PID控制器使镀锌钢管套管式地埋管换热器系统在运行过程中进出水平均温度维持在冬季7.5℃、夏季32.5℃的设定温度,模拟研究钻孔深度、钻孔间距及内管流体流速对套管式埋管换热器换热量的影响。得到钻孔深度从80 m变化至120 m时,换热器的冬季延米平均换热量变化较小;夏季延米平均换热量呈上升趋势,最高可上升6.6%。当钻孔间距从3 m增加至6 m,冬、夏季平均延米换热量分别升高2.5%和1.6%。管内流速从0.03 m/s变化至0.7 m/s时,换热量逐渐上升并趋于平缓。将镀锌钢管套管式换热器与两种常规埋管换热器(单U-PE管和双U-PE管)对比,得到镀锌钢管套管式换热器换热效果最好,其冬季延米平均换热量分别高出常规换热器32.6%和28.5%;夏季延米平均换热量高出常规换热器29.6%和25.7%。

套管式地埋管换热器换热能力影响因素分析

采用模拟方法,对套管式地埋管换热器换热能力的影响因素进行研究。套管式地埋管换热器的工作起始时间从1 h开始,结束时间为8760 h。供暖期为1~1536 h、7896~8760 h,供冷期为3192 h~6552 h。供暖期、供冷期以外时间,土壤温度自然恢复。定进出水平均温度条件下:供暖期进出水平均温度首次达到9.5℃时,取热流量为11.89 kW,为第14 h。随后,取热流量减小,土壤平均温度下降,第1536 h的取热流量降至3.85 kW。供冷期进出水平均温度首次达到32.5℃时,排热流量为13.32 kW,为第3210 h。随后,排热流量减小,土壤平均温度升高,供冷期结束时(第6552 h)的排热流量降至4.18 kW。下1个供暖期开始后(第7896 h),供暖期进出水平均温度首次达到9.5℃时,取热流量为13.87 kW。随后,取热量减小,土壤平均温度下降。定进水温度条件下:钻孔深度一定时,循环介质流速越大,套管式地埋管换热器的换热能力越强。循环介质流速由0.2 m/s增至0.7 m/s,最大取排热流量增幅达到45%,而最小取排热流量增幅仅为12%~15%。在取热、排热末期,土壤内冷热聚集达到最大,即使增大循环介质流速,对提高取排热流量的帮助也不明显。循环介质流速一定时,钻孔深度越大套管式地埋管换热器的换热能力越强。钻孔深度由90 m增至120 m,最大、最小取热量分别增加25.0%、27.5%,最大、最小排热量分别增加20.6%、19.9%。