1.與傳統(tǒng)換熱器計(jì)算的比較
與傳統(tǒng)的換熱器一樣，地?zé)釗Q熱器的傳熱計(jì)算也有兩種類型，即設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算的目的是根據(jù)熱交換的負(fù)荷和循環(huán)液進(jìn)出口溫度的要求，確定所需要的地?zé)釗Q熱器的形式，求出換熱器的面積（或埋管長(zhǎng)度）及換熱器結(jié)構(gòu)（布置形式）參數(shù)。校核計(jì)算的目的則是根據(jù)現(xiàn)有的換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和面積，校核它是否滿足預(yù)定的換熱要求，一般是校核循環(huán)液的出口溫度和換熱量。
地源熱泵系統(tǒng)中采用的地埋管換熱器，與工程中遇到的換熱器不同，它不是兩種流體之間的換熱，而是埋管中的流體與固體（地層）的換熱。這種換熱過程涉及的物理模型很復(fù)雜，涉及的因素也很多。它是非穩(wěn)態(tài)的，涉及的時(shí)間跨度很長(zhǎng)，空間區(qū)域很大，條件也很復(fù)雜。包括水平及豎直埋管與土壤在短期和長(zhǎng)期工況下的換熱規(guī)律、多組管道之間的相互影響、土壤凍融的影響、地下水滲流的影響等，換熱器形式多種多樣，地層結(jié)構(gòu)及其熱物性千差萬(wàn)別，換熱器的負(fù)荷隨時(shí)間變化，等等。因此，地?zé)釗Q熱器的傳熱計(jì)算與傳統(tǒng)換熱器相比，也有著顯著的不同。
首先，地?zé)釗Q熱器的傳熱系數(shù)和傳熱溫差（循環(huán)液的平均溫度與其周圍巖土溫度的差）是隨時(shí)間和空間而變化的；其次，換熱器的結(jié)構(gòu)布置和換熱負(fù)荷對(duì)熱交換能力有明顯影響；再次，在換熱量一定時(shí)，循環(huán)液進(jìn)出口溫度的設(shè)定，對(duì)地?zé)釗Q熱器面積、熱泵機(jī)組的性能系數(shù)計(jì)換熱能力有很大影響。還有，熱泵機(jī)組的性能也影響著地?zé)釗Q熱器的計(jì)算。如夏季制冷時(shí)，設(shè)定的循環(huán)液出口溫度高，傳熱溫差大，單位埋管的換熱量增加，則所需地埋管的數(shù)量減少，與此同時(shí)，熱泵機(jī)組的性能系數(shù)將降低。從經(jīng)濟(jì)角度分析，初投資節(jié)省了，運(yùn)行費(fèi)用增加了。由此可見，地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)優(yōu)化比傳統(tǒng)的換熱器要復(fù)雜得多。
2.地?zé)釗Q熱器的計(jì)算方法
巖土層物性參數(shù)和熱泵機(jī)組性能曲線是地?zé)釗Q熱器計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。工程上常用的是地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算，即已知換熱負(fù)荷并設(shè)定循環(huán)液進(jìn)出口極限溫度，要確定所需的地?zé)釗Q熱器長(zhǎng)度（或面積）?，F(xiàn)將常用方法進(jìn)行總結(jié)與比較。
（1） 工程設(shè)計(jì)用的半經(jīng)驗(yàn)公式方法
該方法提出較早，是以一維的線熱源或圓柱模型為基礎(chǔ)建立的計(jì)算公式。由于其計(jì)算相對(duì)于其他方法比較簡(jiǎn)單，又優(yōu)于純經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的方法，因此在工程中得到較多的應(yīng)用。但其精度有限，適用于換熱器容量不大（小型工程）或地埋管成本較低的情況。
（2）數(shù)值計(jì)算法
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值計(jì)算方法以其適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)已成為傳熱分析的基本手段，也已成為地?zé)釗Q熱器理論研究的重要工具。該方法在地?zé)釗Q熱器的計(jì)算中也表現(xiàn)出了較強(qiáng)的適應(yīng)性和較高的計(jì)算精度。以數(shù)值計(jì)算為基礎(chǔ)的傳熱模型，考慮盡可能接近現(xiàn)實(shí)情況的傳熱條件，用有限元或有限差分法求解地下的溫度影響并進(jìn)行傳熱分析。但是，由于地?zé)釗Q熱器傳熱問題涉及的空間范圍大、幾何配置復(fù)雜，同時(shí)負(fù)荷隨時(shí)間變化，時(shí)間跨度長(zhǎng)度10年以上，因此，這種分析方法將耗費(fèi)大量的計(jì)算機(jī)時(shí)間，至少在目前還只適合于研究工作中的參數(shù)分析，而不適用于工廠設(shè)計(jì)和實(shí)際的工程模擬，尤其是難以用于地源熱泵系統(tǒng)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（3）基于解析解和疊加原理的軟件設(shè)計(jì)法
作者基于熱阻的概念，在導(dǎo)得單個(gè)鉆孔每一個(gè)傳熱環(huán)節(jié)熱阻的解析表達(dá)式的基礎(chǔ)上，利用疊加原理處理復(fù)雜的多空幾何布置和負(fù)荷隨時(shí)間的變化。這種方法的物理概念清晰，計(jì)算精度優(yōu)于或相當(dāng)于數(shù)值模擬方法。同時(shí)，由于利用疊加原理并盡量采用解析解，計(jì)算速度大大加快，單個(gè)算例的計(jì)算時(shí)間可以是有限元或有限差分法的數(shù)百分之一或更少。因此，可以用來(lái)計(jì)算需要反復(fù)迭代的設(shè)計(jì)優(yōu)化問題。當(dāng)然，這樣的設(shè)計(jì)計(jì)算通常也需要在計(jì)算機(jī)上完成。
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