寒区隧道地源热泵供热系统及优化分析

Tunnel Heating System with Heat Pump in Cold Region and Its Optimization

摘要:

为解决寒区隧道冻害问题，将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成，可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上，建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型，利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响，随着管间距的增加，换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加，热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比，间歇运行有利于土壤温度场的恢复，有助于提高热泵运行效率.

关键词:寒区隧道;地源热泵;供热系统;优化分析

Abstract:

为解决寒区隧道冻害问题，将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成，可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上，建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型，利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响，随着管间距的增加，换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加，热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比，间歇运行有利于土壤温度场的恢复，有助于提高热泵运行效率.

Key words:tunnel in cold region;heat pump;tunnel heating system; optimum analysis