肖益民，劉希臣，張華廷，付祥釗

(1.三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室(重慶大學(xué))，400045重慶;2.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，610041成都)

巖土耦合熱泵空調(diào)技術(shù)是一項(xiàng)利用可再生能源的高效節(jié)能技術(shù)［1］，地埋管換熱器是這種技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，利用地埋管換熱器，將建筑物夏季的排熱轉(zhuǎn)移到地下蓄存起來(lái)，在冬季取出向建筑物供熱，實(shí)現(xiàn)能量的季節(jié)性蓄存.巖土耦合熱泵系統(tǒng)的地埋管換熱器主要有水平埋管式和豎直埋管式，豎直埋管式換熱器又分為U型和同軸套管型兩類(lèi)，豎直埋管的造價(jià)更高，但所需的埋管長(zhǎng)度小于水平式，當(dāng)換熱器承擔(dān)的負(fù)荷較大時(shí)，通常會(huì)選擇豎直式［2］.豎直式埋管的進(jìn)水和出水管之間存在“熱干擾”或“熱短路”，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器性能下降.Muraya等［3］定量研究了單U型豎直埋管換熱器進(jìn)出水管之間的熱干擾與周?chē)寥赖臏囟取⒈葻崛菁盁釘U(kuò)散率、管間距、回填材料屬性等因素的關(guān)系，指出管間距和回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)是最顯著的影響因素;文獻(xiàn)［4-5］指出采用“定位器”或“地?zé)釓椈伞笨捎行П３止荛g距并使管道緊貼鉆孔壁面，以減小熱短路的損失，綜合來(lái)看，當(dāng)回填材料導(dǎo)熱系數(shù)比周?chē)寥佬r(shí)，增大回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)有利于U型管與周?chē)寥赖膫鳠?，相?duì)減小支管間熱短路的影響;Lee等［6］對(duì)一種三管狀換熱器和傳統(tǒng)U型換熱器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三管狀換熱器的進(jìn)出水管道間的熱干擾小于傳統(tǒng)的U型換熱器.

豎直埋管換熱器的熱阻包括鉆孔內(nèi)熱阻和鉆孔外的巖土熱阻兩部分，其中鉆孔外的熱阻不能人為改變.Pahud等［7］的試驗(yàn)表明，采用石英砂代替膨潤(rùn)土并采用固定器可以使雙U型換熱器熱阻減小30%;Zeng等［8］計(jì)算得出雙U型的熱阻可比單U減小30%～90%;薛玉偉等［9］對(duì)單U和雙U型埋管換熱器換熱性能與經(jīng)濟(jì)性的研究表明，在排熱工況下，進(jìn)口水溫30～35℃時(shí)，雙U型單位井深換熱量比單U型高14%～44%，取熱工況下，進(jìn)口水溫3～5℃時(shí)，高55%～62%，采用投資成本指標(biāo)評(píng)價(jià)，雙U型埋管比單U型優(yōu);莊迎春等［10］通過(guò)試驗(yàn)得出，膨潤(rùn)土不適合單獨(dú)用于回填材料，需與水泥配合并推薦使用非飽和態(tài)，摻入大顆粒的骨料是提高導(dǎo)熱系數(shù)的有效途徑，當(dāng)水灰比為0.145且砂的置換率為80%時(shí)回填材料具有較滿(mǎn)意的導(dǎo)熱性能，值得推薦使用.

減小熱干擾和鉆孔內(nèi)的熱阻，可提高豎直埋管換熱器的性能，相對(duì)降低建造成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)適用性，對(duì)這一技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義.目前很少有關(guān)于豎直埋管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)方面的研究報(bào)道.本文通過(guò)理論分析與試驗(yàn)，對(duì)一種新的豎直埋管換熱器結(jié)構(gòu)的換熱性能進(jìn)行研究.

1 豎直埋管巖土換熱器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

1.1 豎直埋管換熱器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

熱干擾或熱短路的本質(zhì)是由于換熱器的進(jìn)水管和出水管的溫度不同引起的傳熱.因此，增大進(jìn)出水管間的熱阻可以有效減小熱干擾的影響.但研究表明減小回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)，雖然可以增大管間的熱阻，同時(shí)也會(huì)減小換熱器向周?chē)寥纻鳠?因此，避免熱短路最有效的方法是使進(jìn)、出水管具有較大的間距，并對(duì)其中一方外壁包裹絕熱材料.由于換熱器工作時(shí)，進(jìn)水管與周?chē)鷰r土的溫差較大，故對(duì)出水管外壁絕熱更有利.

前人研究成果表明，減小鉆孔內(nèi)的熱阻即強(qiáng)化孔內(nèi)換熱，可以通過(guò)選擇合理的回填材料和改變豎直管道的結(jié)構(gòu)尺寸及連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即增大材料的導(dǎo)熱系數(shù)和增加換熱面積.雙U型換熱器與單U型相比，即是增大了流體介質(zhì)與巖土的換熱面積，但由于有2根進(jìn)水管和2根出水管，出水管與進(jìn)出水管之間存在熱干擾，故可以將其改為3根進(jìn)水管和1根出水管，以盡可能增大進(jìn)水管道的面積，并對(duì)出水管道外壁絕熱處理以減小熱干擾的影響.按此思路可以得到圖1所示的兩種豎直埋管換熱器設(shè)計(jì)方案.(a)為出水管和進(jìn)水管中心呈方形陣列布置，可保持鉆孔中心為空;(b)為出水管位于鉆孔中心，3根進(jìn)水管中心呈軸對(duì)稱(chēng)布置，夾角120°，優(yōu)點(diǎn)在于進(jìn)水管之間間距大，與周?chē)鷰r土接觸更充分，更利于換熱，但缺點(diǎn)是截面輪廓尺寸相對(duì)較大，不利于下管施工，且中間出水管占用了回填時(shí)泥漿管的位置，不能采用機(jī)械回填，難以保證回填的效果;與此相反，(a)方式的截面輪廓尺寸相對(duì)較緊湊，便于施工且能夠采用機(jī)械回填，但進(jìn)水管間距略小.綜合比較，決定采用(a)方式的設(shè)計(jì)，以下稱(chēng)為改進(jìn)型埋管換熱器.為減小出水管的阻力損失，使其管徑比進(jìn)水管大1個(gè)規(guī)格，即3根進(jìn)水管為內(nèi)徑20.4 mm、出水管內(nèi)徑為25.4 mm，均采用PE管材，管道在鉆孔內(nèi)呈矩陣式排列，行和列的管道中心間距為50 mm，管道中心距鉆孔中心的間距為35 mm，每間隔2.5 m安裝1個(gè)定位器以保持管道之間的間距，出水管用厚度15 mm的套筒式橡塑材料保溫，并在保溫材料的外表面纏繞黑膠帶防止被水浸濕.

改進(jìn)型換熱器與雙U型的構(gòu)造接近，管材消耗量基本相同，對(duì)回水管增加了保溫，但埋管換熱器的造價(jià)主要由鉆孔和埋管材料費(fèi)用構(gòu)成，保溫材料對(duì)造價(jià)的影響很小.因此，改進(jìn)型換熱器在經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性方面均與雙U型相近，在實(shí)際應(yīng)用中具有可推廣性.

圖1 豎直埋管換熱器的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案(進(jìn)水管內(nèi)徑20.4 mm，出水管內(nèi)徑25.4 mm)

1.2 幾種埋管換熱器熱阻的理論計(jì)算值對(duì)比

假定:①同一深度范圍內(nèi)巖土的組成、物性參數(shù)如比熱、密度等均勻一致，且不隨巖土溫度變化;②埋管與回填材料、回填材料與巖土間無(wú)接觸熱阻;③忽略地下水流動(dòng)以及巖土的濕遷移;④出水管絕熱，忽略出水管對(duì)溫度場(chǎng)的影響;⑤三根進(jìn)水管的流量、換熱能力完全相同.定義Tp為進(jìn)水管道某深度處單位長(zhǎng)度外壁的平均溫度，Tb為該深度鉆孔孔壁的平均溫度，并作為過(guò)余溫度計(jì)算的參考值，根據(jù)常物性導(dǎo)熱問(wèn)題的線性疊加原理，3根進(jìn)水管的外壁過(guò)余溫度為

改進(jìn)型埋管換熱器鉆孔內(nèi)單位孔深的總熱阻Rnew:

流體至管道外壁的熱阻Rp為

式中:ri、ro分別為管道的內(nèi)徑和外徑，m;λb為管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K);h為流體與埋管內(nèi)壁間的對(duì)熱換熱系數(shù)，W/(m2·K);D為支管中心與鉆孔中心之間的距離，m．

同理可求得雙U型和單U型換熱器鉆孔內(nèi)單位孔深的總熱阻RdU和RsU:

地埋管與巖土間的熱阻影響因素較多，按理論計(jì)算公式進(jìn)行對(duì)比較為困難，為此，給出接近工程實(shí)際情況的具體參數(shù)進(jìn)行計(jì)算對(duì)比:管內(nèi)流速為0.8 m/s，鉆孔直徑130 mm，巖土導(dǎo)熱系數(shù)為2.10 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率1.03×10-6m2/s，回填材料導(dǎo)熱系數(shù)2.3 W/(m·K)，進(jìn)水管型號(hào)為DN25，管腳中心到鉆孔中心的距離35 mm.運(yùn)行時(shí)間設(shè) 6 種情況:1、5、15、30、60、90 d.對(duì)兩種不同建筑類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算:辦公建筑中短期脈沖負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為9 h;商場(chǎng)建筑中短期脈沖負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為13 h.

對(duì)不同埋管換熱器的熱阻進(jìn)行計(jì)算，其中埋管換熱器的熱阻包括鉆孔外熱阻及鉆孔內(nèi)熱阻兩部分，鉆孔外的地層熱阻按GB 50366—2009《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的方法計(jì)算［11］，孔內(nèi)熱阻按式(3)、(5)、(6)計(jì)算，得到3種換熱器的熱阻見(jiàn)圖2.以單U型換熱器的平均總熱阻為基準(zhǔn)，計(jì)算出了改進(jìn)換熱器和雙U型換熱器在各個(gè)運(yùn)行時(shí)間熱阻占單U的百分比.當(dāng)運(yùn)行時(shí)間為1～90 d時(shí)，辦公建筑應(yīng)用改進(jìn)型埋管換熱器與雙U埋管換熱器的換熱熱阻分別是單U換熱器的59.16%～64.55%、71.41%～75.18%，在商場(chǎng)建筑中則分別是 59.16%～68.76%、71.41%～78.13%，換熱性能有明顯改進(jìn)［12］.

圖2 三種換熱器熱阻計(jì)算

由圖2可知，在相同強(qiáng)度的周期性間歇脈沖負(fù)荷作用下，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，改進(jìn)型換熱器的熱阻百分比增大，這反映了鉆孔外熱阻的影響隨時(shí)間逐漸增大;但在持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍可保持較明顯的優(yōu)勢(shì)，其原因是巖土溫度在運(yùn)行間歇期有一定程度恢復(fù)，鉆孔內(nèi)部熱阻對(duì)總熱阻的影響比持續(xù)性負(fù)荷作用下的影響大.所以改進(jìn)型換熱器對(duì)周期性間歇脈沖負(fù)荷的適應(yīng)性很明顯.實(shí)際工程中，周期性間歇脈沖負(fù)荷普遍存在，因此改進(jìn)型換熱器應(yīng)用于此類(lèi)建筑可在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)保持一定優(yōu)勢(shì).

2 試驗(yàn)研究方法

2.1 換熱器結(jié)構(gòu)與鉆孔參數(shù)

改進(jìn)型、雙U型和單U型埋管換熱器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，雙U型和單U型的進(jìn)出水管內(nèi)徑均為20.4 m，出水管保溫和定位器的設(shè)置與改進(jìn)型換熱器相同.試驗(yàn)設(shè)1～4#共4個(gè)鉆孔，孔徑均為130 mm，設(shè)計(jì)鉆孔深度均為100 m，實(shí)際安裝換熱器的深度分別為1#改進(jìn)型96.2 m、2#單 U型96.3 m、3#雙 U 型 95.8 m、4#改進(jìn)型 95.8 m.采用鈉質(zhì)膨潤(rùn)土和細(xì)河砂的混合材料回填，其中膨潤(rùn)土比例為5%.測(cè)試獲得回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)為2.30 W/(m·K).巖土深度0～4.3 m時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為1.40 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率為0.69×10-6m2/s;4.3～85.6 m的導(dǎo)熱系數(shù)為2.10 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率為1.03×10-6m2/s;85.6～100.0 m的導(dǎo)熱系數(shù)為 2.20 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率為1.07×10-6m2/s.

圖3 三種換熱器的截面圖

2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)組成與測(cè)試方法

試驗(yàn)系統(tǒng)和4個(gè)換熱器鉆孔的布置如圖4所示.在一個(gè)水箱內(nèi)采用可調(diào)節(jié)的電加熱器作為加載熱負(fù)荷的熱源.換熱器的進(jìn)出水溫度采用水銀溫度計(jì)測(cè)量，量程為0～50℃，精度為0.1℃;循環(huán)水流量采用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，型號(hào)為L(zhǎng)ZB-50，量程為 0.4～4 m3/h，精度 1.5級(jí);采用銅-康銅熱電偶測(cè)量巖土溫度、巡檢儀進(jìn)行記錄，其分辨精度為0.1℃，并以精密水銀溫度計(jì)的讀數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)在超級(jí)恒溫器內(nèi)對(duì)熱電偶進(jìn)行標(biāo)定.通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉設(shè)在各換熱器進(jìn)水匯集管上的閥門(mén)，可獨(dú)立對(duì)每個(gè)換熱器進(jìn)行試驗(yàn).每次試驗(yàn)過(guò)程中保持加熱負(fù)荷和系統(tǒng)循環(huán)流量為一定值，每10 min記錄一次換熱器的進(jìn)出水溫.

當(dāng)埋管換熱器加載熱負(fù)荷后開(kāi)始運(yùn)行的一定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中的水溫會(huì)逐漸升高.用換熱器任意時(shí)刻的進(jìn)水溫度tin(τ)和出水溫度tout(τ)的平均值與巖土的初始溫度tg0之差Δt(τ)來(lái)反映系統(tǒng)水溫隨時(shí)間的變化特性．

圖4 試驗(yàn)系統(tǒng)組成和4個(gè)換熱器鉆孔的布置

在試驗(yàn)開(kāi)始前一天，利用熱電偶對(duì)不同鉆孔深度的地溫進(jìn)行持續(xù)1 d的測(cè)量，獲得各個(gè)深度處的初始地溫分別是:6.2 m處19.5℃、16.2 m處19.6℃、36.2 m處19.2℃、56.2 m處19.5℃、96.2 m處19.8℃，取總平均值19.5℃作為初始地溫值．

任意時(shí)刻換熱器單位鉆孔深度向巖土的傳熱量ql(τ)為

式中:CP為系統(tǒng)中循環(huán)水的定壓比熱，kJ/(kg·℃);·m為系統(tǒng)的循環(huán)水流量，kg/s;l為鉆孔深度，m.

任意時(shí)刻埋管換熱器單位孔深的熱阻Rl(τ)為

3 試驗(yàn)結(jié)果

鑒于前述分析，改進(jìn)型換熱器更適用于周期性間歇脈沖負(fù)荷模式，因此實(shí)驗(yàn)中針對(duì)短期負(fù)荷作用下的換熱性能進(jìn)行研究.

3.1 加載相近熱負(fù)荷時(shí)三種換熱器的性能比較

為比較三種型式換熱器的性能，對(duì)4個(gè)鉆孔換熱器加載相近的熱負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn).第1組試驗(yàn)加載的熱負(fù)荷分別是:1#改進(jìn)型6.28 kW、4#改進(jìn)型6.30 kW、2#單 U 型 6.15 kW、3#雙 U 型

6.10 kW，加載熱負(fù)荷偏差均小于3.2%，對(duì)每個(gè)換熱器的試驗(yàn)時(shí)間均持續(xù)540 min，1#、4#、3#換熱器進(jìn)水管水流速為0.80 m/s，2#換熱器進(jìn)水管水流速為0.79 m/s.

圖5是4個(gè)換熱器系統(tǒng)循環(huán)水溫升情況對(duì)比.可以看出，兩個(gè)改進(jìn)型換熱器的Δt值近似相等且最小，持續(xù)運(yùn)行9 h后，比單U型、雙U型換熱器分別低3.6、1℃.三種換熱器系統(tǒng)的Δt值在開(kāi)始運(yùn)行初期隨時(shí)間增長(zhǎng)較快而后逐漸減緩，均近似呈對(duì)數(shù)函數(shù)特征，Δt值增長(zhǎng)速度大小排序與Δt值排序相同.循環(huán)水的平均溫度直接影響熱泵性能，當(dāng)循環(huán)水溫度降低時(shí)，熱泵系統(tǒng)COP值提高.改進(jìn)型換熱器具有最低的循環(huán)水溫升，即說(shuō)明在承載相同負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行效率最高.

圖5 加載相近熱負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)循環(huán)水溫升對(duì)比

從圖6可看出，換熱器熱阻值在開(kāi)始運(yùn)行初期隨時(shí)間增長(zhǎng)較快而后逐漸減緩，近似呈對(duì)數(shù)函數(shù)變化，熱阻的排序是改進(jìn)型＜雙U型＜單U型.分別計(jì)算出改進(jìn)型、雙U型換熱器熱阻值相對(duì)于單U型換熱器熱阻值的百分比值，在持續(xù)運(yùn)行540 min時(shí)間內(nèi)，改進(jìn)型換熱器的熱阻比單U型小29%～34%，雙U型則比單U型小14%～28%，與理論計(jì)算結(jié)果接近.

圖6 加載相近熱負(fù)荷時(shí)換熱器熱阻對(duì)比

第4組試驗(yàn)加載的熱負(fù)荷分別是:4#改進(jìn)型7.01 kW、3#雙U型7.08 kW，加載熱負(fù)荷的偏差小于1.0%，對(duì)每個(gè)換熱器的試驗(yàn)時(shí)間仍持續(xù)540 min，換熱器進(jìn)水管的水流速分別為0.80 m/s和0.79 m/s.圖7是兩個(gè)換熱器熱阻值的對(duì)比.圖7顯示熱阻隨時(shí)間變化的規(guī)律與圖6相同，試驗(yàn)結(jié)果顯示，改進(jìn)型換熱器的熱阻值比雙U型減小約10%～15%，與理論計(jì)算結(jié)果接近.

圖7 改進(jìn)型和雙U型換熱器熱阻對(duì)比

三種型式的換熱器，在加載相同熱負(fù)荷時(shí)，改進(jìn)型換熱器的出水溫升值和熱阻值最小，在實(shí)際GSHP系統(tǒng)循環(huán)中，可以為主機(jī)提供更低的冷卻水溫度，提升運(yùn)行COP值.盡管上述試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，連續(xù)數(shù)日或更長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行條件下的結(jié)果還有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證，但是在間歇負(fù)荷情況下，如僅白天運(yùn)行的負(fù)荷模式，改進(jìn)型換熱器出水溫度更低的優(yōu)勢(shì)較為明顯.

3.2 改進(jìn)型換熱器加載不同排熱負(fù)荷時(shí)的換熱

性能比較

對(duì)1#改進(jìn)型換熱器加載熱負(fù)荷7.01、7.68、8.04 kW，對(duì) 4#改進(jìn)型換熱器加載熱負(fù)荷6.28 kW，對(duì)每個(gè)換熱器的試驗(yàn)時(shí)間仍持續(xù)540 min，換熱器進(jìn)水管的水流速均為0.80 m/s.每次試驗(yàn)前鉆孔換熱器均有72 h以上的恢復(fù)期，以保證周?chē)耐寥罍囟然謴?fù).

圖8是加載不同熱負(fù)荷時(shí)改進(jìn)型換熱器熱阻值的對(duì)比，顯示加載不同熱負(fù)荷對(duì)換熱器熱阻的性能影響很小.圖9顯示了加載不同熱負(fù)荷時(shí)改進(jìn)型換熱器循環(huán)水溫升隨時(shí)間變化的對(duì)比.可以看出，對(duì)于相同的換熱器，加載的熱負(fù)荷越大，溫升也越大，且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，不同負(fù)荷間溫升的差異也逐漸增大而趨于穩(wěn)定.這表明對(duì)同一鉆孔換熱器加載熱負(fù)荷越大，溫升速率也越大.分別對(duì)雙U型和單U型換熱器也進(jìn)行了加載不同熱負(fù)荷的對(duì)比試驗(yàn)，規(guī)律與改進(jìn)型換熱器近似.

圖8 改進(jìn)型換熱器加載不同熱負(fù)荷時(shí)的熱阻

圖9 改進(jìn)型換熱器加載不同熱負(fù)荷時(shí)循環(huán)水溫升對(duì)比

4 結(jié) 論

1)設(shè)計(jì)了一種巖土耦合熱泵地下埋管換熱器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，采用 3根內(nèi)徑為20.4 mm的進(jìn)水管和一根內(nèi)徑為25.4 mm的出水管，且出水管外壁絕熱處理，與雙U型相比造價(jià)接近，具有較好的工程實(shí)用性.改進(jìn)理論計(jì)算結(jié)果表明，針對(duì)周期性間歇脈沖負(fù)荷，改進(jìn)換熱器的單位孔深熱阻明顯小于單U和雙U型.

2)持續(xù)540 min、每m孔深加載65 W熱負(fù)荷的試驗(yàn)結(jié)果顯示，改進(jìn)型換熱器的熱阻比單U型減小29%～34%，比雙U型減小10%～15%，換熱性能有較明顯提高.改進(jìn)型換熱器系統(tǒng)水溫升Δt值比單U型換熱器低3.6℃，比雙U型低1.0℃.

3)對(duì)改進(jìn)型換熱器加載不同熱負(fù)荷的試驗(yàn)表明，加載熱負(fù)荷越大，在相同時(shí)刻，水的溫升越大，溫升的速率也越大.這表明，埋管換熱器承載的最優(yōu)負(fù)荷量應(yīng)根據(jù)鉆孔深度和結(jié)構(gòu)形式合理確定，對(duì)此還應(yīng)進(jìn)一步研究.

4)在實(shí)際工程中，許多建筑物呈現(xiàn)周期性間歇負(fù)荷模式.此種條件下，改進(jìn)型換熱器的出水溫升值最小，在實(shí)際GSHP系統(tǒng)循環(huán)中，可以為主機(jī)提供更低的冷卻水溫度，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行的COP值.本文只對(duì)短期間歇脈沖負(fù)荷的情況進(jìn)行了研究，反映了改進(jìn)型換熱器在這種負(fù)荷特性下的性能優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行條件下的換熱性能，還有待進(jìn)一步研究.

5)在實(shí)驗(yàn)中對(duì)改進(jìn)型換熱器回水管采用套筒式橡塑材料保溫，并在保溫材料的外表面纏繞黑膠帶防止被水浸濕的作法，在實(shí)際應(yīng)用中很難推廣，今后還需進(jìn)一步研究保溫防水一體化的中心管道制作技術(shù)，以便工程推廣應(yīng)用.

［1］OMER A M.Ground-source heat pumps systems and applications［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2008，12(2):344-371.

［2］FLORIDES G，KALOGIROU S.Ground heat exchangers-A review of systems，models and applications［J］.Renewable Energy，2007，32(15):2461-2478.

［3］MURAYA N K，O＇NEAL D L，HEFFINGTON W M.Thermal interference of adjacent legs in a vertical U-tube heat exchanger for a ground-coupled heat pump［J］.ASHRAE Transactions，1996，102(2):12-21.

［4］沈國(guó)民，張虹.豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器熱短路現(xiàn)象的影響參數(shù)分析［J］.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2007，28(6):604-607.

［5］范軍，胡玉秋，孫奉仲，等.豎直雙U型埋管地?zé)釗Q熱器支管間熱短路分析［J］.可再生能源，2011，29(4):95-97.

［6］LEE C，PARK M，MIN S，et al.Comparison of effective thermal conductivity in closed-loop vertical ground heat exchangers［J］. Applied Thermal Engineering，2011，31(17-18):3669-3676.

［7］PAHUD D，MATTHEY B.Comparison of the thermal performance of double U-pipe borehole heat exchangers measured in situ ［J］.Energy and Buildings，2001;33(5):503-507.

［8］ZENG Heyi，DIAO Nairen，F(xiàn)ANG Zhaohong.Heat transfer analysis of boreholes in vertical ground heat exchangers［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2003，46(23):4467-4481.

［9］薛玉偉，季民，李新國(guó)，等.單U、雙U型埋管換熱器換熱性能與經(jīng)濟(jì)性研究［J］.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2006，27(4):410-414.

［10］莊迎春，孫友宏，謝康和.直埋閉式地源熱泵回填土性能研究［J］.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2004，25(2):216-220.

［11］中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50366—2009地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［12］張華廷.三下一上巖土換熱器換熱性能研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2010.