基于TRNSYS的雙U型垂直埋管換熱器的模擬分析

龔光彩等

摘要：以長(zhǎng)沙市某一實(shí)際工程的雙U型垂直埋管換熱器為研究對(duì)象，利用TRNSYS建立了地埋管的仿真模型，通過(guò)仿真模型及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究夏季影響埋管周圍土壤平均溫度的因素，并分析了這些因素的影響程度.結(jié)果表明：鉆井深度、鉆井間距、鉆井?dāng)?shù)量及回填材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)土壤平均溫度有不同程度的影響，其中鉆井間距的影響尤為明顯.最佳鉆井間距應(yīng)為4～5 m，回填材料最佳導(dǎo)熱系數(shù)為1.7～2.1 Wm·K，鉆井最佳深度為60～100 m.

關(guān)鍵詞：鉆井深度；鉆井間距；雙U型垂直埋管換熱器；TRNSYS；鉆井?dāng)?shù)量；回填材料導(dǎo)熱系數(shù)；土壤平均溫度

中圖分類號(hào)：TK529 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

土壤源熱泵系統(tǒng)是由傳熱介質(zhì)通過(guò)豎直或水平土壤換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的地源熱泵系統(tǒng)，也稱地耦合系統(tǒng).與空氣源熱泵相比，土壤源熱泵系統(tǒng)不需要風(fēng)機(jī)，噪聲??；不需要除霜，從而節(jié)省熱泵的除霜損失，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；同利用地下水、地表水為低位熱源的水源熱泵相比，適用范圍較廣，它不受地下水、地表水資源的限制，只要有足夠的埋管空間即可1.

根據(jù)相關(guān)專家委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2007年，我國(guó)土壤源熱泵系統(tǒng)的使用比例占地源熱泵系統(tǒng)總額的32%，2009年這一比例為34%1，呈逐年上升的趨勢(shì).這說(shuō)明土壤源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越普遍.但是，土壤溫度場(chǎng)的變化情況對(duì)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn).李新國(guó)等人在所建立的內(nèi)熱源型埋地?fù)Q熱器模型基礎(chǔ)上，采用專業(yè)多孔介質(zhì)計(jì)算軟件Autough2模擬了不同工況下土壤溫度的變化2；劉俊等人提出地源熱泵樁基埋管傳熱性能的測(cè)試方法，并與傳統(tǒng)的熱響應(yīng)原理進(jìn)行比較，為地源熱泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考3；周志華等人針對(duì)天津市某工程的土壤源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行為期一年的土壤溫度變化規(guī)律測(cè)試，發(fā)現(xiàn)土壤的熱惰性將有助于不同季節(jié)的熱交換，且實(shí)驗(yàn)地區(qū)埋管作用半徑大于2.5 m，并會(huì)波及到5 m遠(yuǎn)處，但影響較小4；楊昌智等人建立了鉆井單位井深換熱量與鉆井深度、流量變化關(guān)系的計(jì)算模型，并分析了不同鉆井深度條件下，鉆井單位井深換熱量隨流量的變化規(guī)律5；蔡穎玲等人利用上海某一土壤源熱泵實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了冬季工況實(shí)驗(yàn)，測(cè)得熱泵運(yùn)行前后地下埋管周圍土壤的溫度分布，測(cè)試了熱泵運(yùn)行時(shí)室外換熱器的換熱情況6；Jalaluddin等人研究了在不同的運(yùn)行模式下，不同類型垂直埋管的換熱性能7；花莉等人利用模擬軟件TRNSYS構(gòu)建土壤源熱泵系統(tǒng)模型，研究土壤源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的熱平衡問(wèn)題

在夏熱冬冷地區(qū)，對(duì)于建筑冷負(fù)荷往往大于熱負(fù)荷的建筑，若由土壤源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)所有的建筑負(fù)荷，則會(huì)導(dǎo)致埋管周圍土壤溫度逐年上升，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行幾年后，熱泵cop逐漸下降8.本文將針對(duì)這樣的問(wèn)題，著重研究夏季影響埋管周圍土壤平均溫度的因素，并分析這些因素的影響程度，為工程實(shí)踐提供參考.

1仿真模型

1.1模擬軟件TRNSYS簡(jiǎn)介

TRNSYS軟件最早由Wisconsin Madison大學(xué)Solar Energy實(shí)驗(yàn)室SEL開(kāi)發(fā)研制，其涉及的范圍較廣，可對(duì)多種系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真.TRNSYS是模塊化的動(dòng)態(tài)仿真軟件，所謂模塊化，即認(rèn)為所有系統(tǒng)均由若干個(gè)小的系統(tǒng)即模塊組成，一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)某一種特定的功能8.

1.2模擬對(duì)象簡(jiǎn)介

本文的模型是基于長(zhǎng)沙市某一實(shí)際工程，該工程的主體結(jié)構(gòu)并未完工，但是地下埋管換熱器已經(jīng)鋪設(shè)完畢.室外共有140口換熱井，其中15%作為備用，井深均為100 m，鉆井間距為4 m，采用雙U埋管方式，管外徑為DN25，管內(nèi)徑為DN20，管材均為PE，回填材料采用砂石，地質(zhì)的分層情況如表1所示.

1.3模塊簡(jiǎn)介

本文利用TRNSYS16，建立雙U型垂直埋管換熱器的仿真模型，探究影響地埋管周圍土壤平均溫度的因素，并分析各因素的影響程度，主要用到的模塊有：

1Type109TMY2：可以以規(guī)定的時(shí)間步長(zhǎng)，從一個(gè)外部數(shù)據(jù)文件中讀取氣象資料，并且將這些氣象資料傳遞給TRNSYS中的其他組件.該組件所讀取的數(shù)據(jù)文件必須是標(biāo)準(zhǔn)TMY2格式的文件.本文中所使用的數(shù)據(jù)文件是由Metenorm Version 6.0生成.

2Type557：Vertical Ground Heat Exchanger，豎直埋管換熱器模塊有兩種形式：U形管換熱器、套管換熱器.TRNSYS 中的地埋管換熱器模型是DSTDuct Ground Heat Storage模型， DST模型利用空間重疊法來(lái)獲得土壤中的溫度分布，其主要包括以下3個(gè)部分：整個(gè)儲(chǔ)熱裝置與外部的熱傳遞；在短時(shí)間尺度內(nèi)鉆孔壁周圍的熱傳遞；與最近埋管的穩(wěn)流熱傳遞.此模型利用數(shù)值方法來(lái)解決前兩個(gè)問(wèn)題，用解析方法來(lái)解決第3個(gè)問(wèn)題8.

3Type114：Single Speed，單速水泵，可以確保水泵出口的質(zhì)量流量是一個(gè)常數(shù).此模型依據(jù)額定流量參數(shù)以及當(dāng)前的控制信號(hào)來(lái)設(shè)定下游的流量.

4Type6：Auxiliary Heaters，輔助加熱器，在外部控制信號(hào)為1的時(shí)候，根據(jù)用戶設(shè)定的功率，給流體加熱.本模型用加熱器近似模擬夏季地源熱泵機(jī)組的冷凝器，從而使模型簡(jiǎn)化.

1.4模型的搭建

本模型是依據(jù)土壤熱物性測(cè)試所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備而搭建的，長(zhǎng)沙市的氣象資料是由Metenorm Version 6.0生成，再通過(guò)Type109TMY2導(dǎo)入到模型中.將模型的加熱器近似看作是夏季空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器，即埋管內(nèi)的循環(huán)液體經(jīng)過(guò)加熱器，被加熱后溫度升高，攜帶熱量進(jìn)入地埋管，接著將熱量通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流的方式傳給地下土壤，土壤溫度升高，循環(huán)液體得到冷卻，最后回到加熱器完成一個(gè)循環(huán)過(guò)程，這其中，水泵提供循環(huán)動(dòng)力.加熱器的加熱量為用于模擬的地埋管的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷.具體模型如圖1所示：

2模型的驗(yàn)證

本文將實(shí)測(cè)的結(jié)果與該模型所模擬出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性.模型中各組件的參數(shù)與實(shí)驗(yàn)參數(shù)保持一致，只對(duì)其中一口井進(jìn)行測(cè)試，加熱器的功率為6 kW，由于實(shí)驗(yàn)條件有限，現(xiàn)階段無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取土壤的平均溫度，因此模型的驗(yàn)證對(duì)象只是地埋管進(jìn)出口溫度.測(cè)試時(shí)間為7月29日晚上七點(diǎn)半～7月31日下午五點(diǎn)半，記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為30 min.

從圖2可以看出，利用所建立的模型模擬與實(shí)測(cè)的地埋管進(jìn)出口溫度曲線相似.實(shí)測(cè)的地埋管進(jìn)出口溫度的最終穩(wěn)定值分別為35.3 ℃，32.3 ℃，而模型模擬的結(jié)果分別為35.88 ℃，32.73 ℃，相比于實(shí)測(cè)結(jié)果，進(jìn)口溫度高了0.58 ℃，出口溫度高了0.4 ℃，而實(shí)測(cè)的地埋管進(jìn)出口溫差為3.00 ℃，模型模擬的為3.15 ℃，兩者的差值幾乎可以忽略不計(jì).但是，實(shí)測(cè)的地埋管進(jìn)出水溫度的曲線滯后于模型模擬的地埋管進(jìn)出水溫度曲線，同時(shí)，實(shí)測(cè)的曲線沒(méi)有模型模擬的曲線上升快，這可能是由于以下原因所造成的：1由于模型所使用的氣象參數(shù)是由Metenorm Version 6.0生成，此軟件基于典型氣象年的原理來(lái)生成各個(gè)地區(qū)的氣象資料，與實(shí)際的氣象參數(shù)存在差別；2實(shí)測(cè)過(guò)程中，幾段PE管露在室外，雖對(duì)其采取了保溫措施，但仍會(huì)產(chǎn)生熱損失，帶來(lái)一定誤差.因此，可以認(rèn)為該模型是準(zhǔn)確的.與此同時(shí)，對(duì)單口井的驗(yàn)證說(shuō)明，TRNSYS中雙U型垂直埋管換熱器模塊所包含的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際過(guò)程相符，并且多口井的熱效應(yīng)可以看作是同樣數(shù)量單口井熱效應(yīng)的疊加，因此該模型可以推廣到多口井的模擬研究.

時(shí)間h

3土壤平均溫度的影響因素分析

土壤源熱泵系統(tǒng)是能夠在夏季將熱量傳遞到地下土壤中的，在冬季能夠?qū)⒌叵峦寥赖臒崃刻崛〕鰜?lái)的.因此，土壤源熱泵技術(shù)將在建筑的制冷和供熱過(guò)程中扮演很重要的角色.在取熱和放熱的過(guò)程中，影響系統(tǒng)熱效率的主要因素有兩點(diǎn)：1地埋管換熱器的幾何形狀；2周圍土壤的熱物性特征9.其中，周圍土壤熱物性特征的影響尤為明顯，已有學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：周圍土壤的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)土壤平均溫度有較大的影響8，本文不再對(duì)該因素進(jìn)行考慮，因?yàn)楫?dāng)工程項(xiàng)目確定后，埋管區(qū)域的土壤參數(shù)就確定下來(lái)了，使其改變的可能性比較小.在夏熱冬冷地區(qū)，對(duì)于建筑冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷的建筑，即土壤源熱泵系統(tǒng)在夏季和冬季分別向土壤釋放的熱量和從土壤吸收的熱量不一致，且前者往往大于后者時(shí)，若由土壤源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)全部的空調(diào)負(fù)荷，則連續(xù)運(yùn)行幾年后，土壤的溫度會(huì)明顯升高，系統(tǒng)效率會(huì)大大降低，如果運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，系統(tǒng)甚至?xí)谙募緹o(wú)法運(yùn)行.

針對(duì)以上問(wèn)題，下面將從鉆井深度、鉆井間距、回填材料導(dǎo)熱系數(shù)和鉆井?dāng)?shù)量這幾個(gè)影響因素出發(fā)，研究土壤源熱泵系統(tǒng)在夏季運(yùn)行過(guò)程中，埋管周圍土壤平均溫度的變化情況，同時(shí)模擬過(guò)程中保證總的設(shè)計(jì)負(fù)荷不變即24 kW，模擬時(shí)間為5 d，從8月1日下午3點(diǎn)半～8月6日下午3點(diǎn)半.

3.1鉆井深度對(duì)土壤平均溫度的影響

在土壤源熱泵系統(tǒng)中，埋管深度有3種形式：ⅰ淺埋；ⅱ中埋；ⅲ深埋.淺埋方式初投資成本低，但占用場(chǎng)地面積大，埋管換熱效率較低；深埋方式占用場(chǎng)地面積小，地下巖土溫度穩(wěn)定，換熱效率高，但初投資成本高；而中埋方式介于兩者之間，也是目前使用最為普遍的方式9. 下面在保證鉆井間距為4 m、回填材料為砂石及鉆井?dāng)?shù)量為4口的前提下，將通過(guò)所建立的模型來(lái)模擬鉆井深度與土壤平均溫度的關(guān)系.

由圖3可以看出，在5 d的模擬時(shí)間內(nèi)，不管鉆井深度為多少，土壤平均溫度與時(shí)間成正比例關(guān)系.隨著鉆井深度的逐漸增加，土壤平均溫度曲線的斜率越來(lái)越小，即在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行5 d的條件下，初末工況下土壤平均溫度的溫升與鉆井深度成反比，這主要是因?yàn)楫?dāng)鉆井深度增加時(shí)，意味著用來(lái)儲(chǔ)存熱量的土壤體積增加了，所以平均溫度相對(duì)下降.同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉆井深度從40 m增加到60 m時(shí)，土壤的初末平均溫差減少了1 ℃；當(dāng)鉆井深度從60 m增加到80 m時(shí)，土壤的初始平均溫差減少了0.5 ℃；當(dāng)鉆井深度從80 m增加到100 m時(shí)，土壤初末平均溫差減少了0.3 ℃，即當(dāng)鉆井深度以等差規(guī)律上升時(shí)，土壤初末平均溫差的降幅越來(lái)越小.隨著鉆井深度的增加，鉆井的成本也會(huì)越來(lái)越大.鉆井深度小于60 m時(shí)，增加井深，土壤初末平均溫差的降幅很明顯；鉆井大于100 m時(shí)，再增加井深，土壤初末平均溫差的降幅可以忽略，因此，可以認(rèn)為鉆井的最佳深度為60～100 m.

時(shí)間h

3.2鉆井間距對(duì)土壤平均溫度的影響

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，豎直鉆井的間距宜為3～6 m，為了得出鉆井間距與土壤平均溫度的關(guān)系，下面在保證鉆井深度為100 m、回填材料為砂石及鉆井?dāng)?shù)量為4口的前提下，用模型模擬間距分別為3，4，5，6 m時(shí)的土壤平均溫度變化曲線.

由圖4可以看出，鉆井間距一定時(shí)，土壤平均溫度與時(shí)間成正比例關(guān)系.當(dāng)鉆井間距逐漸增加時(shí)，土壤平均溫度曲線的斜率將逐漸減小，并且當(dāng)間距等幅度增加時(shí)，土壤初末平均溫差的降幅將越來(lái)越小.同時(shí)當(dāng)間距小于4 m時(shí)，間距的增大可以明顯降低土壤的初末平均溫差，而當(dāng)間距大于5 m時(shí)，隨著間距的增大，土壤初末平均溫差的降幅較小.因此看出，在不考慮間歇運(yùn)行的條件下，鉆井間距應(yīng)取4～5 m，這樣能有效的降低夏季土壤源熱泵系統(tǒng)對(duì)土壤平均溫度的影響，同時(shí)也能夠最大程度的節(jié)約埋管占用的場(chǎng)地面積.

時(shí)間h

3.3回填材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)土壤平均溫度的影響

已有學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，回填材料對(duì)于埋管傳熱性能有很重要的影響.通常，填料中水分越多， 導(dǎo)熱系數(shù)越高， 埋管傳熱性能越好， 因此國(guó)外有些地源熱泵工程， 為了增加填料中的水分， 在鉆井端部加一塑料滴水管， 間斷地向填料中加一些水， 以增強(qiáng)其傳熱性能10.常用回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍在1.334～2.268 Wm·K之間8，下面將在保證鉆井深度為100 m、鉆井間距為4 m及鉆井?dāng)?shù)量為4口的前提下進(jìn)行模擬試驗(yàn).

由圖5可以看出，對(duì)于任意一種回填材料，土壤平均溫度隨時(shí)間呈正比例上升趨勢(shì).隨著回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸增大，土壤平均溫度曲線的斜率將逐漸減小，土壤初末平均溫差逐漸減小.當(dāng)回填材料導(dǎo)熱系數(shù)等幅下降時(shí)，土壤初末平均溫差的降幅逐漸減小.同時(shí)，當(dāng)回填材料導(dǎo)熱系數(shù)小于1.7 Wm·K時(shí)，隨著導(dǎo)熱系數(shù)的增大，土壤平均溫度的降幅很明顯，但當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)從2.1 Wm·K增大到2.3 Wm·K時(shí)，土壤初末平均溫差從1.12 ℃下降到1.02 ℃，土壤初末平均溫差的降幅幾乎不變.因此，可以看出當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)在1.7～2.1 Wm·K之間時(shí)，既能夠有效地緩解土壤平均溫度的溫升，又能夠兼顧回填材料的成本.

時(shí)間h

3.4鉆井?dāng)?shù)量對(duì)土壤平均溫度的影響

鉆井?dāng)?shù)量的改變意味著地埋管在水平方向上得到延伸，它與鉆井深度變化的相同點(diǎn)是：土壤的體積都得到增加；不同點(diǎn)則是：鉆井?dāng)?shù)量的增加使土壤體積在水平方向上得到增加，鉆井深度的增加使土壤體積在垂直方向上得到增加.下面在保證鉆井深度為100 m、鉆井間距為4 m及回填材料為砂石的前提下進(jìn)行模擬試驗(yàn).

由圖6可以看出，在任何情況下，土壤平均溫度與時(shí)間都呈正比例關(guān)系.當(dāng)其他影響因素都不變的情況下，鉆井?dāng)?shù)量的增加將減小土壤初末平均溫差，這是因?yàn)殂@孔數(shù)量的增加會(huì)增大用來(lái)儲(chǔ)存熱量的土壤體積，從而降低了土壤的平均溫度，但鉆井?dāng)?shù)量增加時(shí)，埋管所占用的場(chǎng)地面積將會(huì)顯著增加.因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)該在規(guī)定的場(chǎng)地面積范圍內(nèi)，盡可能增加鉆井?dāng)?shù)量，有助于緩解夏季土壤源熱泵系統(tǒng)對(duì)土壤平均溫度的影響.

時(shí)間h

4不同因素對(duì)土壤平均溫度影響程度

以上試驗(yàn)結(jié)果表明：鉆井深度、鉆井間距、回填材料導(dǎo)熱系數(shù)和鉆井?dāng)?shù)量對(duì)埋管周圍土壤平均溫度有不同程度的影響，為了更加科學(xué)、合理地分析這些因素對(duì)土壤平均溫度的影響程度，下面采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題.

本文所討論的因素有4個(gè)，且每個(gè)因素都設(shè)定為3水平.即：鉆井深度的3水平為60 m，80 m和100 m；鉆井間距的3水平為4 m，5 m和6 m；回填材料導(dǎo)熱系數(shù)的3水平為1.7 Wm·K，1.9 Wm·K和2.1 Wm·K；鉆井?dāng)?shù)量的3個(gè)水平為5個(gè)，6個(gè)和7個(gè).在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，不考慮3個(gè)因素的交互作用.因此選擇L934型正交表，試驗(yàn)指標(biāo)為該模型在夏季連續(xù)運(yùn)行5 d后，土壤的初末平均溫差.

通過(guò)表2可以看出，對(duì)土壤平均溫度影響最為顯著的因素是鉆井間距，其次是鉆井深度、鉆井?dāng)?shù)量和回填材料導(dǎo)熱系數(shù).其中，鉆井間距的影響程度明顯大于其他3個(gè)因素，因此，為了降低夏季土壤源熱泵系統(tǒng)對(duì)

因素主

→次

埋管

間距埋管

深度鉆孔

數(shù)量回填材料

導(dǎo)熱系數(shù)

土壤平均溫度的影響，應(yīng)該在地埋管設(shè)計(jì)過(guò)程中首先考慮加大鉆井的間距，當(dāng)鉆井間距受場(chǎng)地限制不能增大時(shí)，則應(yīng)考慮增加鉆井深度等措施，這樣才能保證土壤源熱泵系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行.

5結(jié)論

在夏熱冬冷地區(qū)，對(duì)于建筑冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷的建筑，若由土壤源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)全部的建筑負(fù)荷，則會(huì)導(dǎo)致土壤源熱泵系統(tǒng)在逐年運(yùn)行過(guò)程中，土壤的溫度會(huì)逐漸升高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率逐漸下降，為了提高系統(tǒng)的效率，本文重點(diǎn)研究了夏季影響埋管周圍土壤平均溫度的因素.通過(guò)利用TRNSYS建立了雙U型垂直埋管換熱器的仿真模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性，接著利用該模型模擬了系統(tǒng)夏季連續(xù)運(yùn)行5 d后，各因素對(duì)土壤平均溫度的影響情況，最后采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，分析了各因素的影響程度，得到如下結(jié)論：

1通過(guò)將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型模擬出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明該模型與埋管實(shí)際運(yùn)行工況相符，可以用于模擬研究.

2在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行5 d、總的設(shè)計(jì)負(fù)荷保持不變的條件下，埋管周圍土壤平均溫度與時(shí)間成正比例關(guān)系.鉆井深度、鉆井間距、回填材料導(dǎo)熱系數(shù)及鉆井?dāng)?shù)量與土壤平均溫度的初末溫差都成反比關(guān)系，即當(dāng)以上影響因素的值增大時(shí)，土壤平均溫度的初末溫差將減小，并且當(dāng)這些因素等幅度增大時(shí)，土壤平均溫差的下降幅度將越來(lái)越小.通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)，如果考慮系統(tǒng)的投資成本，且不考慮系統(tǒng)的間歇運(yùn)行情況，鉆井最佳間距為4～5 m，回填材料的最佳導(dǎo)熱系數(shù)為1.7～2.1 Wm·K，鉆井最佳深度為60～100 m.

3本文所研究的4個(gè)因素對(duì)土壤平均溫度影響程度由強(qiáng)至弱分別為：鉆井間距、鉆井深度、鉆井?dāng)?shù)量和回填材料導(dǎo)熱系數(shù).因此，在工程實(shí)踐中，應(yīng)優(yōu)先考慮增大鉆井間距，雖然增大回填材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法作用程度最小，但是易于實(shí)施，不受埋管面積、投資成本的限制.

參考文獻(xiàn)

1鄭坤生.中國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展報(bào)告M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：285-299.

ZHENG Kunsheng. Report on the status and development of China building energy efficiencyM. Beijing： China Architecture & Building Press， 2012：285-299. In Chinese

2李新國(guó)，趙軍，周倩.U型垂直埋管換熱器管群周圍土壤溫度數(shù)值模擬J.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2004，255：702-707.

LI Xinguo，ZHAO Jun，ZHOU Qian. Numerical simulation on the ground temperature field around Upipe undergound heat exchangersJ.Acta Energiae Solaris Sinica，2004，255：702-707.In Chinese

3劉俊，張旭，高軍，等.地源熱泵樁基埋管傳熱性能測(cè)試與數(shù)值模擬研究J.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)， 2009， 306： 727-731.

LIU Jun，ZHANG Xu，GAO Jun，et al.Heat transfer performance test and numerical simulation of pilepipe ground source heat pump systemJ. Acta Energiae Solaris Sinica，2009，306：727-731. In Chinese

4周志華，張覺(jué)榮，張士華.土壤源熱泵地埋管周圍土壤溫度變化規(guī)律研究J.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)， 2009， 3011： 1487-1490.

ZHOU Zhihua，ZHANG Juerong，ZHANG Shihua.The study of soil temperature change rule around buried pipes in groundcoupled source heat pumpJ. Acta Energiae Solaris Sinica， 2009，3011： 1487-1490. In Chinese

5楊昌智，黃兵.U型管換熱性能影響因素研究J.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，3612：44-48.

YANG Changzhi，HUANG Bing.Study on influence factor of heat transfer performance of the UtubeJ. Journal of Hunan University： Naturnal Science， 2009， 3612：44-48. In Chinese

6蔡穎玲，張華，陳帥，等.不同埋深換熱器地源熱泵冬季供暖實(shí)驗(yàn)研究J.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，3612：22-26.

CAI Yingling，ZHANG Hua，CHEN Shuai，et al. Experimental study of the winter heating by ground source heat pump with different deep buried ground heat exchangersJ. Journal of Hunan University： Natural Sciences， 2009， 3612：22-26.In Chinese

7JALALUDDIN M A.Thermal performance investigation of several types of vertical ground heat exchangers with different operation modeJ. Applied Thermal Engineering，2012，33：167-174.

8花莉，潘毅群，范蕊.基于TRNSYS的土壤源熱泵熱平衡問(wèn)題的影響因素分析J.建筑節(jié)能，2012，4053：23-29.

HUA Li， PAN Yiqun， FAN Rui. Impacting factor on ground heat balance of GSHP system using TRNSYSJ.Building Energy Conservation，2012，4053：23-29. In Chinese

9DARKWA J， SU W， CHOW D H C. Heat dissipation effect on a borehole heat exchanger coupled with a heat pumpJ.Applied Thermal Engineering， 2013，60：234-241.

10丁勇，李百戰(zhàn)，盧軍，等.地源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱器設(shè)計(jì)1J.暖通空調(diào)，2005，353：86-89.

DING Yong，LI Baizhan，LU Jun，et al. Design of buried heat exchangers for ground source heat pump systems1J.Journal of Heating Ventilating & Air Conditioning， 2005，353： 86-89. In Chinese