摘要　為確定地下水滲流對(duì)Ｕ型地下埋管換熱器的影響,基于熱滲耦合作用下的數(shù)學(xué)模型,采用整體求解方法求得管內(nèi)流體、地下埋管換熱器及周?chē)寥赖臏囟葓?chǎng)數(shù)值解。分析了地下水滲流對(duì)傳熱過(guò)程的影響,結(jié)果表明地下水流動(dòng)對(duì)原溫度場(chǎng)的影響明顯,而且地下水流速越高影響越大。進(jìn)一步分析了有滲流時(shí)不同土壤類(lèi)型對(duì)地下埋管換熱器的影響情況,在飽和狀態(tài)下導(dǎo)熱系數(shù)是主要的影響因素。
    關(guān)鍵詞　地源熱泵　地下埋管換熱器　熱滲耦合　數(shù)值分析　溫度場(chǎng)
 　 引言
   土壤是固、液、氣多孔介質(zhì),地下水在其中流動(dòng)。流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)稱(chēng)為滲流,因此埋地盤(pán)管周?chē)寥纻鳠徇^(guò)程其實(shí)是個(gè)熱滲耦合過(guò)程。豎直埋管一般都垂直深埋,所以實(shí)際上在其穿透的地層中或多或少地都存在著地下水的滲流,尤其是在沿海地區(qū)或地下水豐富的地區(qū)甚至有地下水的流動(dòng)。地下水的滲流或流動(dòng)有利于地下埋管換熱器的傳熱,也有利于減弱或消除由于地下埋管換熱器吸放熱不平衡而引起的熱量累積效應(yīng)。對(duì)垂直Ｕ型埋管換熱器,管段大部分位于地下水位以下的土壤飽和區(qū)內(nèi),因此地下水流動(dòng)的影響尤為重要,尤其對(duì)于孔隙率較大、滲透系數(shù)較高的含水層,作用更為明顯。
    目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于垂直Ｕ型埋管換熱器的傳熱模型都是基于純導(dǎo)熱的模型,雖然很多研究者和工程技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到地下水滲流可能對(duì)地下埋管換熱器的傳熱能力產(chǎn)生重要的影響,也提出過(guò)一些定性的分析,但是由于該問(wèn)題的復(fù)雜性,至今很少見(jiàn)到深入的理論分析,現(xiàn)有的地下埋管換熱器設(shè)計(jì)軟件中也都沒(méi)有考慮地下水滲流的影響。但在美國(guó)明尼蘇達(dá)州,曾經(jīng)出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的土壤導(dǎo)熱系數(shù)極度偏高,后經(jīng)分析是地下水流動(dòng)引起的[1]。英國(guó)的一棟3層辦公樓夏季管內(nèi)流體平均溫度測(cè)試值只達(dá)到3℃,比模擬值低很多,經(jīng)分析是由于地下水流動(dòng)使管周?chē)臏囟冉档投鸬腫2]。此外,在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和采用人工地下水流動(dòng)的模擬實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象[3]。