成 果 简 介

应用场景

竖直地埋管地源热泵系统利用清洁可再生的浅层地热能作为低品位热源（汇），具有低碳节能、环保高效、运行稳定的优势。其中，地下换热器的设计对整个系统高效稳定运行起决定性作用，也是影响系统经济性、制约技术推广的主要原因。通过所建立的FLSCC设计方法，扩展应用于处理变负荷工况下多个钻孔地埋管换热器系统的传热设计计算和温度场模拟预测分析，可为地源热泵技术的推广和应用提供必要的理论指导和技术支持。

主要解决的问题

实际工程中地下换热器由多个单一钻孔组成一个管群区域，各个钻孔之间相互影响，作用效果叠加，导致夏季排热工况井群区域热量累积而温度升高，冬季取热工况热量消散而温度降低。常规设计方法对于动态环境作用及多个钻孔叠加效应的传热设计考虑比较粗略，常常造成设计裕量过大，而采用本技术中的创新方法，不仅能够提高设计精度，综合考虑多种影响因素，且可以实现全自动优化设计，实现准确度和计算速度的双重提升。

技术要点

1、理论模型建立

建立动态环境作用下的非线性非稳态二维轴向-径向解析传热模型FLSCC，揭示地表温度周期性变化及岩土初始温度分布不均匀性对地下换热器与周围岩土之间换热过程的影响规律。

2、设计方法构建

构建基于FLSCC模型结合空间叠加原理和改进负荷块聚合法的竖直地埋管换热器设计方法，已编制可自动优化设计的计算机程序。

3、优化设计分析

对于影响整个地源热泵系统设计、经济性及控制优化策略的参数进行全方位考察，深入研究每个参数的不确定性及其量化方法，确定最终设计方案。

应用成效

能源短缺及能源过度消耗引发的环境问题日益成为世界社会和经济发展的制掣，在未来的能源结构中，可再生清洁能源的比重必然不断增加，而地热能作为潜力巨大的替代资源也将会发挥越来越重要的作用。作为地热能利用技术，地热源泵技术将在未来的能源结构中占据一席之地。传统地源热泵系统设计方法对外界环境动态变化、岩土温度轴向分布不均匀性等问题过度简化，而DST模型输入参数过多，参数设置方法不够灵活，处理优化设计问题时难以与计算机随机模拟技术有效结合。本技术经过实验验证，由于计入了动态环境变化的影响，优于常规解析模型及商用软件模型，能够很好地反映地表温度变化以及岩土初始温度分布不均匀性等因素对换热过程的影响。该技术计算结果准确、计算速度快、可实现快速控制计算、便于与其他建筑软件结合进行大型系统优化设计，具有非常显著的推广优势与广阔的应用前景。

适用范围

浅层地源热泵暖通空调系统设计与优化、中深层无干扰供热技术系统设计与优化、复合地热源泵系统设计与优化

联 系 人：孟庆焕

联系电话：0451-82190721

科学技术研究院