地?zé)釗Q熱器傳熱模型中的瞬態(tài)點(diǎn)熱源格林函數(shù)的解析

趙亞洲+馬智博

【摘 要】本文討論了用于地?zé)釗Q熱器傳熱分析的經(jīng)典線熱源模型的具體數(shù)學(xué)建模過(guò)程，給出了瞬態(tài)點(diǎn)熱源格林函數(shù)的物理意義；進(jìn)一步指出了地下初始溫度場(chǎng)的梯度帶來(lái)的附加溫度場(chǎng)效應(yīng)，最后通過(guò)仿真模擬地埋管制冷工況溫度場(chǎng)得出忽略這一附加溫度場(chǎng)對(duì)于地源熱泵地埋管設(shè)計(jì)和土壤熱物性測(cè)試而言不會(huì)有太大影響。

【關(guān)鍵詞】地?zé)釗Q熱器；線熱源模型；瞬態(tài)點(diǎn)源格林函數(shù)；初始溫度場(chǎng)梯度；附加溫度場(chǎng)

6 結(jié)論

本文詳細(xì)討論了用于地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開(kāi)爾文線熱源模型的數(shù)學(xué)模型和物理意義，明確解釋了初始運(yùn)行時(shí)間足夠長(zhǎng)（一般是大于3～4小時(shí)）時(shí)，土壤中的各點(diǎn)的過(guò)余溫度趨于lnτ隨線性規(guī)律變化（這正是目前土壤熱物性測(cè)試的理論基礎(chǔ)）的原因，但是由于初始時(shí)刻，地下溫度場(chǎng)是不均勻的，不均勻的溫度場(chǎng)由于溫度梯度的存在就會(huì)引起相鄰區(qū)域之間的導(dǎo)熱，可見(jiàn)如果近似認(rèn)為各區(qū)域溫度場(chǎng)初始時(shí)刻均勻分布，忽略這一附加溫度場(chǎng)，會(huì)導(dǎo)致模擬的溫度場(chǎng)出現(xiàn)偏差，但是分析土壤溫度場(chǎng)仿真結(jié)果，可以看出附加溫度數(shù)值很小基本保持在-1.5℃～0℃，并且隨土壤埋深和運(yùn)行時(shí)間變化很小，分析原因我們認(rèn)為地下初始時(shí)刻的溫度場(chǎng)僅在淺層地表以下變化較大，而在地埋管大部分埋深位置變化不大，因此忽略這一附加溫度場(chǎng)對(duì)于地源熱泵地埋管設(shè)計(jì)和土壤熱物性測(cè)試而言不會(huì)有太大影響。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]