27 / 2021-10-06 15:19:19

亚热带地区山岭隧道衬砌换热器地源热泵长期性能数值分析

地热能；隧道衬砌换热器；数值模型；地源热泵

为了研究亚热带地区山岭隧道衬砌换热器地源热泵的长期性能，以某隧道为工程依托，建立了隧道衬砌换热器与热泵耦合的瞬态传热三维数值模型。模型中热交换管的入口温度定义为建筑冷负荷的函数，并通过现场试验数据进行验证，最后分析了隧道衬砌换热器地源热泵运行十年间热交换管进出口温度变化、衬砌和围岩温度场变化和热泵能效比的变化。结果表明：（1）热交换管第十年的最高进、出口温度为36.96℃和33.46℃，满足热泵正常工作的温度范围，且相较于第一年仅提升了0.06℃;（2）隧道衬砌与围岩的温度场在夏季随着距隧道内壁距离的增加先增长后下降，在冬季随着距隧道内壁距离的增长而增长;（3）隧道衬砌换热器地源热泵第十年的最低能效比为4.76，满足地源热泵能效比的要求，且相较于第一年，最低能效比仅下降了0.01;（4）隧道衬砌换热器地源热泵可以通过洞内通风实现全年的冷热自平衡，隧道衬砌换热器地源热泵在亚热带地区是可行的。这对亚热带地区地源热泵的推广具有重大的应用价值。