《土壤源熱泵條件下非飽和/飽和帶水熱遷移規律研究》是依託太原理工大學，由晉華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：土壤源熱泵條件下非飽和/飽和帶水熱遷移規律研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：晉華
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤源熱泵系統因其良好的節能性和環保性，目前已成為開發可再生淺層地熱資源的有效技術。本項目針對土壤源熱泵運行中產生熱堆積和冷堆積的現象，以非飽和/飽和帶礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂、粘土等多孔介質為載體，進行土壤源熱泵冬、夏運行工況的非飽和帶不同含水率與飽和帶不同滲流速度下的水熱遷移實驗。以室內物理模型實驗為基礎，結合數值模擬技術，分析非飽和帶溫度場和水動力場的變化特徵，研究土水勢梯度與溫度梯度相互作用下熱、質傳輸機理；探索飽和帶熱量傳輸規律及溫度場的時空變化特徵；建立非飽和/飽和帶的水熱耦合遷移模型，模擬預測不同工況下多孔介質中的水熱耦合遷移規律。該項目的研究不僅有助於拓寬水文地質學的研究領域，促進非飽和/飽和帶水熱耦合遷移基礎理論的發展，而且為土壤源熱泵的實際套用提供參數和技術支持。
結題摘要
本項目從系統分析的角度出發，通過控制性實驗，探索了非飽和/飽和條件下不同砂土的水熱遷移規律。首先研究了礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂、粘土等砂土在不同含水率條件下的導熱係數、比熱容、介電常數和基質勢的變化規律，並建立了土壤的物性和熱物性資料庫。基於非飽和一維土柱實驗，研究了不同土樣類型、不同熱/冷源溫度和不同初始含水率條件下的土壤熱濕遷移規律，建立了非飽和熱濕耦合遷移數學模型，並進行了數值計算；基於飽和滲流砂箱實驗，研究了不同熱/冷源溫度、不同滲流速度的水熱遷移規律，建立了考慮非均勻漸變滲流、浸潤曲線的飽和帶水熱遷移數學模型。研究發現：在非飽和/飽和帶交界區域，存在溫度分布異常區，特別是位於浸潤曲線下方的飽和滲流區熱量堆積現象明顯。項目研究成果拓展和深化了對非飽和/飽和區域水熱耦合遷移機理的認識，可為地源熱泵的實際套用提供參數和技術支持。
