PDF《双U型桩基埋管换热器原位试验及理论适用性分析》

第3 5卷第5期2016年 9月地质科技情报GeologicalS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI n f o r m a t i o n V o l .

3 5 N o.

5 S e p.

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1 6 收稿日期:

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0 3 编辑: 杨勇作者简介:汪大华(

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9 0― ) , 男, 现正攻读工程地质专业硕士学位, 主要从事地热能源工程应用研究.E G m a i l :

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8 2 9@q q . c o m 双U型桩基埋管换热器原位试验及理论适用性分析 汪大华1 ,赵海丰1,

2 ,桂树强2 ( 1. 中国地质大学( 武汉) 工程学院,武汉

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0 0

7 4;

2. 长江勘测规划设计研究有限责任公司,武汉

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0 0 ) 摘要: 以信阳信息大厦能源桩项目为对象, 分别采用线热源模型和圆柱面热源模型对双 U 型埋管能源桩的桩壁温度及桩周 温度场进行了计算, 并与实测值进行了对比分析.采用有限长热源模型和无限长热源模型对能源桩壁面温度的计算结果表明, 有 限长热源模型比无限长热源模型具有更高的精度, 更适用于能源桩的传热计算.通过各种热源模型对桩周温度场的计算与对比 分析表明, 有限长圆柱面热源模型对双 U 型埋管能源桩具有最好的适用性, 计算相对误差小于4%.本研究成果基于原位试验得 出, 对桩基埋管换热器的工程应用具有重要理论意义和现实价值. 关键词: 双U型埋管能源桩;

线热源模型;

圆柱面热源模型;

试验验证 中图分类号: TU

4 7 3.

1 文献标志码: A 文章编号:

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7 8

4 9(

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1 6)

0 5 G

0 2

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0 5 目前, 地源热泵技术由于其节能无污染的优势, 使得地热作为一种新能源正被我国大力 开发和应 用.虽然我国在这方面的研究晚于其他国家, 但还 是取得了不少研究成果, 而且伴随着将其列入新能 源发展的 十五年规划之中, 其发展的势头将会更甚[ 1] .能源桩是地源热泵的应用形式之一, 由直接 在桩基内埋管代替以前的钻孔埋管.这种形式相比 于以往的钻孔埋管优势更为明显, 不但节省了钻孔 所需的费用, 同时还节省了钻孔埋管所需的占地空 间, 对于用地紧张的地域, 其优势不言而喻[

2 ] .然而, 针对能源桩这种桩埋管换热器在国内的应用实 例并不多, 相关的试验验证很少, 其适用性还有待更 多验证. 笔者针对信阳信息大厦能源桩项目, 将2种模 型模拟值与原位试验实测值对比, 分析了线热源传 热模型及圆柱面热源传热模型对双 U 型埋管能源 桩的适用 性.线热源模型由I n g e r s o l l和Plass于

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4 8根据 K e l v i n线源概念首先提出[ 3] , 即将换热器 假定为一均匀发热的线热源.自地源热泵系统研究 以来, 线热源模型即被广泛应用.1

9 4 7年, C a r s l a w 和J a e g e r首次提出柱热源理论模型[

4 G

5 ] .圆柱面热 源模型是将换热器看成一均匀发热的柱热源, 将土 壤看成无限大的传热介质, 将柱热源放入初始温度 均匀的无限大介质中组成.

1 试验基本情况介绍 1.

1 项目区基本情况介绍 本试验所依托的建筑主体为信阳宋基产业物流 园信息大厦, 该项目位于信阳市西北侧, 北临3

1 2国道, 西临北京大道.该工程为二类高层, 占地面积

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8 5m2 , 地下建筑面积1

00 1 6m2 , 地上建筑面积

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7 6m2 , 共分为地上八层, 地下两层.该建筑地 下二层为地下车库, 地下一层和地上二层为酒店等 办公用房, 地上三层及以上为酒店客房.拟采用地 源热泵中央空调系统来满足商业部分( 除地下车库) 的夏季供冷与冬季供热. 本项 目地源热泵冷热源系统的总冷负荷为21