1、竖直地埋管换热器热阻的数值计算及分析摘要 利用岩土热响应测试数据，根据地源热泵系统工程技术规范对竖直埋管换热器的热阻计算公式进行了数值计算，对各换热热阻对换热器性能的影响进行了分析。计算和分析对于指导地埋管换热器设计与施工具有一定的参考价值。 关键词 地层热阻 热响应测试地埋管换热器 中图分类号：TK172 文献标识码： A Thermal resistance calculation on vertical ground heat exchanger Li Jinghui1Wang Jiankui2 Lu Lin2 Fang Xugen1 1 Zhejiang Construction Di
2、vision Building Energy Technology Co., Ltd. 2 Zhejiang Academy of Building Research U 形管的内径（m） ； 传热介质与 U 形管内壁的对流换热系数W/ m2。 换热器温差20，根据热物性测试报告定性温度按 6，查表得=56.310-2W/ m，=1.55310-6m2/s ，=11.60 =154710-6Ns /m2 d：管内径=26mm 管内媒质流速按 0.9 m/s 计算；=0.90.026/1.55310-6=15067104；=0.0231506711.6=4020；K=40200.5630.026
3、=87045 W/ m2；=1(3.140.02687045)=1.4110-4 m/W 1.3 值计算 公式 2 公式 3 式中： U 形管的管壁热阻， （m/W）; U 形管导热系数w/(m)； U 形管的外径(m)； U 形管的当量直径(m)；对单 u 形管，n=2；对双 U 形管，n=4。 =0.420.45 w/(m)；=0.032 m； 0.0452m =0.0539 m/W 1.4 计算 公式 4 式中： 钻孔灌浆回填材料的热阻(m/w)； 灌浆材料导热系数w/(m)； 钻孔的直径(m)。 =1.47w/(m)， =0.135m，= 0.0809m/w 1.5 计算 对应于单个钻
4、孔： 公式 5 公式 6 式中： 地层热阻(m/w)； 指数积分公式； 岩土体的平均导热系数w/(m)； 岩土体的热扩散率 m2/s； 钻孔的半径（m） ； 运行时间（S） ； 根据文献2-4对进行修正简化为下式： 公式 7 = 公式 8 公式 9 =1.667w/(m)，=/c，c=2.034106J/m3，则=0.819610-6m2/s，钻孔的半径=0.0675（m）,运行时间=68243600=5.8752106（S） ；z=0.0006 =0.3712 m/w 1.6 计算 公式 10 式中： 短期连续脉冲负荷引起的附加热阻(m/W)； 短期脉冲负荷连续运行的时间（s） 。 根据文献
5、2-4修正简化为下式： 公式 11 =103600s =0.1297 m/w 2 热阻影响分析 根据规范中公式 B.0.2-4 中供热运行份额 Fn 取 0.2。根据以上计算得各热阻值及比例见下表，竖直埋管换热器分项热阻计算分析。 表 2 竖直埋管换热器分项热阻计算分析表 项目 Fn (1-Fn) 热阻值 （m/w） 0.001 0.0539 0.0742 0.1038 0.1184 份额（%） 0.04 15.39 21.18 29.60 33.79 根据以上数据可知，单孔 U 型管回填材料的热阻、地层热阻和短期连续脉冲负荷引起的附加热阻为构成换热器热阻的主要部分，U 型管内壁的对流换热热阻
6、很小，对换热器热阻影响几乎可以忽略。 3 结论 3.1 对竖直地埋管换热器各热阻值进行了详细的计算，结合相关文献对地层热阻及短期连续脉冲负荷引起的附加热阻进行了简化计算。 3.2 计算结果表明，单孔 U 型管回填材料的热阻、地层热阻和短期连续脉冲负荷引起的附加热阻为构成换热器热阻的主要部分，对于优化换热器设计方案具有一定的参考价值。 参考文献 1 中国建筑科学研究院.GB 50366-2005 地源热泵系统工程技术规范 S.北京：中国建筑工业出版社,2009 版 2 雷建平,於仲义. 关于地源热泵系统工程技术规范地层热阻计算式的商榷及应用分析J, 暖通空调,2009,39(6):27-30 3 余延顺. 土壤耦合热泵系统地下埋管换热器传热模型的研究J.暖通空调,2005,35(1):26-31 4 Signhild E A,Gehlin G H. Comparison of four models for thermal response test evaluationG,ASHRAET rans, 2003,109(1):134-142 作者简介：李井会（1984） 男
