摘 要

随着时代的发展，人们在大力发展经济的同时，也出现了由于缺少环保意识和节约意识的问题——环境污染问题和能源危机。为了应对环境污染和能源危机，国家在大力推行节能减排政策和大力发展高新技术。地源热泵技术是一项利用大地所储存的太阳能的新技术，在各个国家都有了广泛的应用，并且起到了非常好的节能效果。本文对地源热泵做了下面几方面的工作：

1. 简述了地源热泵技术的发展历程，国内外对地源热泵的研究现状，同时对国内工程应用情况做了一定的了解；
2. 讲述了地源热泵的基本原理，介绍了系统的结构组成,以及系统性能的好坏判断指标；
3. 建立了地源热泵系统部件的模型；
4. 通过Fluent软件以及前处理Gambit软件对地源热泵系统进行了模拟和分析。

本文通过Fluent软件对地源热泵系统进行了模型建立，进行了数值模拟和分析，得到地源热泵系统与周围土壤换热的规律，对于地源热泵系统的设计起到了一定的参考价值。

关键词：地源热泵 地下换热器 研究现状 数值模拟

Abstract

Along with the great development of the times and national economy, some environmental pollution issues and energy crisis are also emerging due to weak environmental and saving consciousness. The ground source heat pump technology as one kind of energy-saving and environmental protection renewable energy technologies gets more and more attention in various countries and very good applications have been demonstrated.In response to the environmental pollution and energy crisis, the national energy saving and emission reduction policies have been being vigorously promoted and the new and new technologies have been being energetically developed. The ground-source heat pump technology is a promising new technology for utilization of earth soil energy from solar energy. This study focuses on the following contents:

1. The profile and engineering applications of the ground-source heat pump technology were described briefly based on review of lots of domestic and foreign literatures;

2. Brief introduction of the ground-source heat pump operating principle and the system structures was presented;

3. The ground-source heat pump system and components were modeled; and

4. Fluent and pre-processing Gambit softwares were used for performance of modeling and analysis; and the corresponding results were discussed.

Modeling, numerical simulation and analysis were performed to the ground-source heat pump system to get the heat transfer rules of system and surrounding soil. Our work may be of some referential value for design of the ground-source heat pump system.

Key words: ground-source heat pump; underground heat exchanger; research status; numerical simulation

目 录

摘 要 II

Abstract II

目 录 IV

第一章 绪论 1

1.1 文献综述 2

1.1.1地源热泵发展历程 2

1.1.2 国内外研究现状 2

1.2 工程应用情况 4

1.3 本文主要内容 5

第二章 地源热泵系统简述 6

2.1 工作原理和特点 6

2.2 分类以及组成 7

2.2.1 地源热泵系统的类别 7

2.2.2 地源热泵系统的组成部分 9

2.3 工作性能评价 10

2.3.1 系统能效比 10

2.3.2 系统冷热不平衡率 11

2.4 本章小结 11

第三章 地源热泵系统模型 12

3.1 建模的假设 12

3.2 主要部件模型描述 12

3.3 系统模型 14

3.4 约束条件 14

3.5 本章小结 15

第四章 数值模拟结果与分析 16

4.1 模拟对象介绍 16

4.2 模拟说明 17

4.3 结果与分析 18

4.3.1 区域1的温度分布情况 19

4.3.2 区域2的温度分布情况 22

4.4 本章小结 25

第五章 结论与展望 26

5.1 结论 26

5.2 展望 26

致谢 28

参考文献 29

绪论

随着人类社会的不断进步，科学技术水平的不断提高，各种各样的建筑物也在不断的出现，一片片的高大写字楼、各种高中低档的别墅、地铁和车站等等。这些城市建筑的出现，是社会和经济高速发展的产物，也同时带来了两个重大的社会问题——环境污染问题和能源危机。

在我们中国，能源的使用一直是以煤为主的，其他的能源使用的是很少的，大量的使用煤炭，导致了我国的污染排放量很大，使得大气和居民生活环境受到污染，使人们的生活产生很多的问题。在我国，有很多能源已经探明其储量非常多，这些能源的总量在世界上都是排在前列，但是我国有14亿的人口，这让我国的各种能源和资源的人均占有量远低于世界平均水平，所以在发展过程中，煤炭、石油、电能等供应和补寄的关系日益紧张，在全国许多地区，都出现了工业用电和民用电紧张的现象，煤炭资源的越来越少，虽然使得石油和天然气的使用量剧增，但是能源依旧供不应求，这成为了限制我国社会和经济发展的重要因素之一。国家在十五^[1]、十一五^[2]、十二五^[3]的规划中都对能源节约和资源综合利用有着重强调：要坚持“资源开发与节约并举，把节约放在首位，依法保护，和合理使用资源提高资源利用率，实现永续利用”的方针和政策。