深层埋管式能源桩换热性能影响因素分析

• 作者: 吕伟东 蒲诃夫
• 来源期刊: 新能源进展
• 学科: 工学
• 关键词: 地热能 能源桩 深层埋管式 1-U型 换热管型式
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 页码范围: 1-10
• 页数: 10页
• 分类号: TK52
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.001

摘要

提出一种新型的能源桩换热管型式,即深层埋管式能源桩.利用Comsol Multiphysics建立三维方法模拟桩体?土体传热,一维方法模拟管内水动态传热传质的数值模型,考虑了土体温度随深度的变化,模拟出口水温随时间的变化规律并计算换热量,比较深层埋管式与传统的1-U型、1-W型能源桩的换热量,分析了桩径、桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容等不同参数对新型深层埋管式能源桩换热量的影响.模拟结果表明:以运行50 h为例,深层埋管式的总体换热量比1-U型、1-W型分别高122％、54％;而对于单位管长换热量,深层埋管式比1-U型、1-W型分别高9％、50％,桩径从0.5 m增加到1 m,换热量增加14.3％;桩体导热系数从1.2 W/(m·K)增大至2.5 W/(m·K),换热量增加9.6％;桩体密度从1800 kg/m3增大到2600 kg/m3,换热量增大0.8％;桩体比热容从637 J/(kg·K)增大到1037 J/(kg·K),换热量增大1.1％.因此深层埋管式的热性能优于传统1-U型和1-W型,在满足能源桩力学性能的前提下,为了提高深层埋管式能源桩换热性能,可以适当增大桩径.对于桩体材料的选择,应该选择导热系数较高的材料.密度和比热容对换热量的提升影响不大.