含湿岩土传热与地热换热器传热特性分析

地源热泵系统利用大地作为冷热源，是一种可持续发展的建筑节能新技术。地热换热器的传热分析是地源热泵空调系统的理论基础和技术难点。由于地下岩土层中传热传貭问题的复杂性，国际上现有的地热换热器传热模型均采用纯导热模型，忽略了多孔介质中对流和多孔结构等的影响。本研究将综合课题组以往在地热换热器传热模型和多孔介质传热传貭理论方面的研究成果，结合孔隙尺度传热传貭机理和规律的研究，利用解析解、数值计算和实验研究等手段系统研究地下岩土层的结构和地下含水层水力特性对地热换热器的短期和长期传热性能的影响，探索解决复杂几何条件和复杂瞬变热负荷条件下多孔介质中导热与对流耦合作用的传热问题的有效途径，同时探索利用传热反问题勘查地下水流动状况的可能性。本研究把多孔介质传热传貭理论引入地热换热器传热分析的实际工程领域，在拓展理论研究的深度和广度的同时，将更好地满足地源热泵系统工程设计和模拟的需要。