地埋管数值传热模型及地下岩土导热系数测量的中期报告

地埋管数值传热模型及地下岩土导热系数测量的中期报告地埋管数值传热模型及地下岩土导热系数测量的中期报告摘要：本研究旨在建立地埋管数值传热模型并测量地下岩土导热系数，为地源热泵系统的优化设计提供基础数据。本文介绍了研究方法和实验装置，并进行了中期结果的分析。通过模拟不同地埋管深度、间距和管径等参数对地埋管性能的影响，得出了地埋管的最优设计参数。同时，利用稳态热流法和瞬态温度法测量了不同深度和不同岩土类型的导热系数，并分析了影响导热系数的因素。关键词：地源热泵；地埋管；数值模拟；导热系数测量Abstract:Theaimofthisstudyistoestablishanumericalheattransfermodelforburiedpipesandmeasurethethermalconductivityofundergroundrocksandsoils,providingbasicdatafortheoptimizeddesignofgroundsourceheatpumpsystems.Theresearchmethodsandexperimentaldeviceswereintroduced,andthemid-termresultswereanalyzed.Bysimulatingtheinfluenceofdifferentparameterssuchasburiedpipedepth,spacinganddiameterontheperformanceofburiedpipes,theoptimaldesignparametersofburiedpipeswereobtained.Meanwhile,thethermalconductivityofdifferentdepthsandtypesofrocksandsoilswasmeasuredusingsteady-stateheatflowmethodandtransienttemperaturemethod,andthefactorsaffectingthermalconductivitywereanalyzed.Keywords:groundsourceheatpump;buriedpipe;numericalsimulation;thermalconductivitymeasurement研究背景及意义：地源热泵系统是一种利用地下土壤或地下水作为热交换介质，通过热泵技术将低品位热量提升后供暖或制冷的绿色能源系统。其中，地埋管作为热交换器件，直接影响着地源热泵系统的性能。因此，建立地埋管传热模型，优化地埋管布局和设计参数，对于降低地源热泵系统运行成本、提高能源利用效率具有重要意义。而地下岩土的导热系数是地埋管传热模型中的一个关键参数，影响着地埋管与地下介质的换热强度以及地温的分布规律。因此，开展地下岩土导热系数的测量工作，可以为地源热泵系统的优化提供基础数据。研究方法及实验方案：1.地埋管数值传热模拟本研究使用ComsolMultiphysics软件建立了地埋管数值传热模型，考虑了管道间的传热干扰和热边界条件等因素。通过对不同深度、间距、管径等参数的模拟，分析了地埋管的传热性能，得出了地埋管的最优设计参数。2.地下岩土导热系数测量本研究使用稳态热流法和瞬态温度法测量了不同深度和不同岩土类型的导热系数。实验中，通过在不同深度的钻孔中设置热源和测温点，测量地下岩土在稳定状态下的热流强度和温度分布，从而计算出导热系数值。中期结果分析：1.地埋管数值传热模拟经过模拟分析，得出了不同地埋管参数下的传热性能曲线，确定了地埋管最优设计参数：深度为1.5-2.5m，间距为1.5-2.0m，管径为25-32mm。2.地下岩土导热系数测量利用稳态热流法和瞬态温度法测量了三个深度（0.6m、1.0m、1.5m）和三种岩土类型（砂土、黏土、砂岩）的导热系数。结果表明，导热系数随深度增加而降低，不同岩土类型的导热系数存在一定的差异性。结论：本研究建立了地埋管数值