考慮樁身熱容的能量樁傳熱性能分析

摘要：與傳統垂直鉆孔地埋熱交換器相比,能量樁樁徑較大,需考慮樁身熱容對能量樁傳熱的影響。利用無限長線熱源模型與無限長樁熱源模型的解析解對不同樁身熱容的能量樁在飽和黏土中的傳熱過程進行對比計算,分析樁身熱容對能量樁傳熱性能的影響。當樁身為混凝土時,不同粗集料引起的熱容差異對能量樁傳熱初期造成影響,樁徑是影響能量樁傳熱的主要因素之一,而混凝土樁與鋼樁的熱容差異對能量樁傳熱的影響較大。分析表明,整個傳熱過程分為兩個階段,初期熱源向樁內外傳遞的比例取決于樁身和樁周物質熱擴散系數的相對值,樁身的熱擴散系數相對越大,向樁內傳遞熱量越快,樁外過余溫度越低;當樁內溫度達到均衡時,向樁內傳遞的熱量取決于樁面處土體的溫度以及樁身的熱容。對于第一階段,樁熱源模型比線熱源模型更能精細地描述能量樁的傳熱性能;對于第二階段,兩種模型的計算結果差別很小。