地热换热器的钻孔外瞬变温度场分析
钻孔外瞬变温度场分析
埋有管子并与周围岩土进行着热交换的钻孔， 通常可以被近似地看作是置于半无限大介质中的线热源而进行传热分析，以确定钻孔壁的温度。在很多情况下，地热换热器全年的冷热负荷是不平衡的。例如在北方建筑物冬季的供热负荷和时间远大于夏季的空调负荷和时间；而在南方情况则相反。如果地热换热器全年的吸热和放热不平衡，多余的热量(或冷量)就会在地下积累，引起地下年平均温度的变化1。由于地表作为一个边界的影响，时间足够长以后 ，这种不平衡热量的效应就会达到一个基本稳定的状态。这一过程的长短取决于钻孔的深度 ，通常需要数年至十余 年。这种换热器周围土壤年平均温度的变化会影响地热换热器长期的换热性能，这是在设计时所必须考虑的。国外正式推荐的计算钻孔外热阻的模型主要是无限长线热源模型 ，也即是一维模型，它忽略了钻孔有限深度和地表面作为边界的影响，在处理长时间的传热问题时会造成较大的误差。由于未能求得解析解 ，有些设计计算软件采用数值求解的方法计算二维瞬变温度响应 ’。由于该函数在设计计算中要反复调用 ，数值计算方法计算工作量大 、精度差的弱点就成为一个重要的制约因素。作者利用格林函数法首次求得了半无限大介质中有限长线热源的温度响应 ，解决了求解精度和计算时间的矛盾。