西安地区土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素区域分布

官燕玲，张小刚，梁草茹，王　玮，张宇昊

(长安大学 环境科学与工程学院， 陕西 西安　710054)



西安地区土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素区域分布

官燕玲，张小刚，梁草茹，王玮，张宇昊

(长安大学 环境科学与工程学院， 陕西 西安710054)

针对土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素,对浅层岩土进行影响因素区域分布研究。以西安市主城区为例,统计分析得到浅层岩土结构分布;应用Surfer模拟软件,对水位监测井的信息进行分析,得到潜水位深度分布;并选点进行多个岩土热响应试验,依据试验结果,分析该区域的浅层岩土热物性参数分布规律,并得到其温度分布。影响因素分布规律显示，该区域各地貌单元浅层岩土结构有明显不同;潜水位埋深一般为5～25 m,但黄土塬潜水位较深,可达60 m;黄土塬区域的综合导热系数明显小于其他地貌区域;研究区域地下深20～120 m,平均温度分布值为16℃～18℃,温度梯度分布值为(1.5～3.9)×10-2℃/m。

土壤源热泵；地埋管换热；岩土热物性；岩土热响应试验；区域分布

土壤源热泵是一种浅层地热能利用技术,它通过地下埋管中流体的闭式循环(见图1),实现与周围土壤的热交换,从而为建筑供冷、供热。该项技术对节能减排、低碳城市发展具有重要意义。

图1　竖直U形地埋管示意图Fig.1　Schematic diagram of vertical U-shaped buried tube

土壤源热泵竖直U形地埋管埋深一般在100～120 m,也有达到150 m深的。埋管向下穿过包气带、饱水带,地下潜水位为包气带、饱水带的分界面[1]。土壤源热泵系统的性能主要取决于地埋管换热器的换热性能,埋管换热是一个非常复杂的传热传质过程,其主要影响因素包括岩土换热条件以及系统本身的条件。……