双U型埋管能源桩桩周岩土体温度场分布特征试验,本论文可用于周岩论文范文参考下载，周岩相关论文写作参考研究。
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摘 要：以信阳地区两根相邻的双U型埋管能源桩为研究对象,通过较长时间的TRT增温测试地温恢复TPT制冷测试模拟了能源桩的间歇性运行状态,在能源桩桩壁和岩土体中埋设传感器实测获得了能源桩运行过程中的桩周岩土体温度场分布.研究成果显示,能源桩运行过程中的传热表现为三维传热特征,桩端岩土体的温度变化滞后于桩体中间区域岩土体,建议能源桩设计时在桩端部位适当增加埋管量,以提高能源桩的换热效率；测试结果显示在经过172 h的TRT测试并进行约25 d的地温恢复后,桩周岩土体温度整体升高了约1 ℃,验证了岩土体温度扩散的缓慢性及其具有良好的热储性,同时也预示了地源热泵运行过程中存在冷热失衡的可能性.
关键词：能源桩；双U型埋管；温度场；分布特征
中图分类号：TU473.1
文献标志码：A文章编号：1674-4764（2016）05-0157-07
Abstract：Two double U-type buried tube energy piles in Xinyang region were investiguted. Long time TRT tests and temperature recovery-TPT test are conducted to simulate the operating state of energy piles under intermittent conditions. Sensors are prepared in the energy pile wall and soil, the distribution of temperature field during the operation of energy piles is measured.?The research results show energy piles in the operating process of heat transfer performs three-dimensional characteristics, the soil temperature in pile end position changes lag to the middle region of the pile body. It is hence suggested that the increace of the buried pipe in pile end position could increase energy pile heat exchange efficiency. The test results show the temperature of the soil around the pile is increased about 1 ℃ after temperature recovery about 25 days after the 172 h TRT, verifying the slow conduction and good heat storage of the rock and soil body. At the same time, the importance of the cold and heat imbalance of the ground source heat pump system is also predicted.
Keywords：energy piles； double-U type tubes； temperature field； distribution characteristics
能源桩利用桩基（建筑桩基、基坑围护桩、CFG桩等）进行热交换,在能源桩制热时,热量向四周传播而造成岩土体温度升高,制冷时则造成周边岩土体温度降低[1-3].周期性运行时,能源桩向岩土体释放的热量和抽取的热量应保持平衡,以保证能源桩的持续高效运行,当能源桩的冷热负荷不平衡时,在周期性运行过程中就会造成岩土体温度的升高或下降,进而降低能源桩的运行效率[4-6].因而,通过现场试验分析能源桩周边的温度场分布特征,对研究能源桩的布置及运行效率有重要意义.目前,针对能源桩传热过程中周边岩土体温度场的研究较多,但主要为根据考虑桩径和埋管型式的不同提出了各种传热模型,进而进行了大量的理论计算和数值模拟,并进行对 析[6-14].其主要缺点在于缺乏现场试验验证,难以检验计算温度场的正确性及数值模拟的合理性.
针对上述存在的问题,在河南省信阳地区开展了现场原位试验,选择了两根相邻的双U型埋管能源桩,通过TRT测试（172 h）-地温恢复（598 h）-TPT测试（142 h）模拟能源桩的实际运行工况,在桩周和桩壁埋设传感器监测了整个测试过程中的桩周温度,较为系统地研究了能源桩运行过程中的桩周温度场分布特征,为指导能源桩设计提供了科学依据.
1 试验方案及数值模拟方法
1.1 试验工点所依托项目概况
试验所依托的建筑主体为信阳宋基产业物流园信息大厦,该项目位于信阳市城区西北侧,该工程为二类高层,占地面积11 985 m2,地下建筑面积10 016 m2,地上建筑面积11 776 m2,采用地源热泵 空调系统来满足商业部分（除地下车库）的夏季供冷和冬季供热.项目地源热泵冷热源系统的总热负荷为2 181 kW,总冷负荷为2 183 kW,选用2台高温地源热泵机组.
地埋换热器系统采用桩基埋管和钻孔埋管相结合的复合埋管方式,其中地埋管井数量为360口,地埋管换热器采用De25双U并联型埋管,竖直钻孔埋管方式,钻孔管径为130 mm,钻孔有效深度为100 m,埋管间距4 m×4 m.桩基埋管换热器数量为210口,桩基均采用钻孔灌注桩,桩径600 mm,桩基埋管型式采用De25双U并联型埋管,如图1所示.为了保证水力平衡,对钻孔埋管设置两组集分水器,对桩基埋管设置一组集分水器.
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