能源连续墙对室内侧壁面热湿耦合传递行为的影响

目前国内外针对能源连续墙的研究主要集热交换性能,鲜有研究关注其对邻近地下建筑热湿环境的影响。本文通过建立热湿耦合传递三维数值模型,研究了能源连续墙对相邻地下室墙体壁面热湿状态和与室内环境热湿交互通量的影响。研究结果表明,能源连续墙的运行明显改变了室内侧壁面的热湿流方向和热湿流密度大小;与纯传热结果相比,虽然传湿过程对壁面温度的影响小于0.2℃,但是这部分差异会造成显热热流密度预测偏差超过10%;不计潜热热流会造成对地下室内热负荷的低估超过2.4%;绝缘层的隔热防潮作用能够阻碍流向室内的热量和湿汽。

考虑地下渗流影响的能源地连墙换热性能研究

能源地下连续墙是一类新型的能源地下结构,兼顾结构承载和热量交换的双重功能,地下渗流对能源结构的换热性能影响显著,有必要开展深入研究。以上海自然博物馆的能源地下连续墙为工程背景,利用COMSOL多物理场耦合软件构建数值模型,分析了换热管入口温度、地下水渗流方向、渗流速度、换热运行模式和运行周期对地连墙结构换热量的影响规律。结果表明,地下渗流的流速和方向都对能源结构换热有显著的影响,地下渗流能有效地缓解地下结构换热引起的热量积累,保障能源结构的换热效率。因此,能源地下结构适合在有较好渗流条件的地质环境中应用。地源热泵间歇运行可以有助于土体中的热量恢复,在长期运行工况下,能源结构在夏季的换热量要高于冬季。研究成果对完善能源地下连续墙的设计理论具有一定的参考意义,有助于推动浅层地热能的开发利用。

能源地下连续墙温度应力的离心模型试验研究

为研究能源地下连续墙在换热过程中温度应力的变化及其对结构物的影响,通过离心机模型模拟地下连续墙在砂土地基中的换热过程。在50g的离心加速场内模拟地下连续墙对砂土地基的传热升温,并对砂土地基中的温度场及地下连续墙体应变进行了监测,计算得到墙体所受温度应力。试验结果表明:能源地下连续墙的砂土地基温度场分布与空间有关,温度的差异是能源地下连续墙上温度应力产生的主要原因。随着埋深的增加,模型受到的约束作用越强,其温度应力也越大,即实际中埋深越深的地下连续墙受到的温度应力越大。在温差相近的条件下,地下连续墙开挖侧的温度应力沿埋深方向上的增幅明显大于未开挖侧。

能源地下连续墙的热力学行为模型试验研究

鉴于目前国内外针对能源地下连续墙的热力学行为的研究较少,开展了能源地下连续墙的室内模型试验研究。为了研究不同换热工况以及约束条件对墙体以及墙土接触面热力学行为的影响,设计了三组对照试验。通过对试验过程中读取的温度、应力、应变数据进行分析,探索了地下连续墙在换热过程中的温度场、墙体内的垂向应变以及接触面法向应力的变化规律。对比研究了不同工况下墙内轴向应变以及墙土接触面法向应力数据的差异性,揭示了温升变化和约束变化对这些参数的影响机制以及重要程度。