豎直埋管換熱器長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的不確定性因素^*

王占波譯，狄育慧校

 （西安工程大學(xué)，西安市710048）

摘  要:  本文通過對(duì)一個(gè)實(shí)例的分析，介紹了一種計(jì)算豎直埋管換熱器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的不確定性因素的方法.通過實(shí)例計(jì)算，得出對(duì)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)影響最大的參數(shù)。該方法具有實(shí)用價(jià)值。

Uncertainty in the Design Length Calculation for Vertical Ground Heat Exchangers

Wang Zhanbo ,Di Yuhui

(Xi’an Polytechnic University , Xi’an,710048,Shaanxi,China  )

Abstract: This paper presents a methodology to calculate the uncertainty in the length determination of vertical ground heat exchangers .An example calculation is provided, which shows the analysis is useful for detecting which parameters have the greatest impact on the length determination .

1 引言

從經(jīng)濟(jì)角度考慮，可以選擇地耦合熱泵（即：地埋管地源熱泵GCHP）系統(tǒng)代替暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)。盡管有許多商業(yè)軟件可以用來計(jì)算換熱器所需長(zhǎng)度，但設(shè)計(jì)者經(jīng)常面臨的一個(gè)問題就是“精度”問題。例如設(shè)計(jì)者可能不知道導(dǎo)熱系數(shù)的精確值或者很難確定每年地表吸收或散失的熱量。精度的問題經(jīng)常導(dǎo)致保守的結(jié)果，這就會(huì)造成方案不經(jīng)濟(jì)。本文分析了各種精度對(duì)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的影響程度。

2  長(zhǎng)度計(jì)算

利用帶有地埋管換熱器的熱泵系統(tǒng)給房間供熱或供冷，如圖1所示。熱交換器由許多鉆孔組成（為了清楚起見圖中只畫出兩組）。在每一個(gè)鉆孔都插入U(xiǎn)型管，鉆孔里填充填料，填料的導(dǎo)熱系數(shù)可以與周圍土壤的導(dǎo)熱系數(shù)不同。

   在1999年出版的《ASHRAE Handbook-HVAC Applications》等書上都有關(guān)于如何計(jì)算換熱器長(zhǎng)度的方程，這個(gè)方程是由Jaeger和Ingersoll先后提出的，最近被修改后成為如下形式:

這里L是總管長(zhǎng)，它的長(zhǎng)度不包括分流前和混合后的管長(zhǎng)，它等于2倍鉆孔的長(zhǎng)度。變量q_h，q_m和q_y表示的是地面負(fù)荷。下標(biāo)h，m，y分別表示小時(shí)，月，年。當(dāng)q確定時(shí)，可以通過公式(1)分別求出供熱時(shí)和供冷時(shí)的總管長(zhǎng)。所需的管長(zhǎng)即是其中較大的計(jì)算值。

q_h是最大小時(shí)傳熱效率（吸熱或放熱），q_m是某個(gè)月的地面平均傳熱效率。如果等式（1）用來求解供冷時(shí)的總管長(zhǎng)，那么q_m是最熱月的值。相反，當(dāng)估計(jì)供熱時(shí)的總管長(zhǎng)時(shí)，q_m是最冷月的值。q_y是地面年平均傳熱速率。必須指出的是q_h，q_m和q_y是地面的負(fù)荷而不是建筑的負(fù)荷。

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