土壤中传热、传质过程的研究

 整个系统中处于最底层的是埋地换热器次级子系统。在该系统中，主要关心的问题是埋地换热器与周围土壤的热交换过程。由于土壤是一个由固态的土壤骨架、液态和气态水以及空气组成的多相分散体，目前大多数的研究中采用的简单的复合不稳态导热，将水分和空气的输运过程作用归结为一导热系数的附加值来描述土壤中的热质耦合的作法显然会带来较大的误差，相应的结果是土壤源热泵的埋地换热器的尺寸偏大，热泵装置的初投资加大（埋地换热器的成本一般占到热泵系统总成本的2 0 % ~ 30 ％），无法与传统的空调系统相抗衡。

 

  因此亟待解决的方法是对埋地换热器与土壤的热交换过程采用更完善的数学模型进行描述，全面考虑传热和传质过程。多孔介质流体力学方法可能是一个有力的工具。有研究者提出采用不可逆热力学的方法来加以研究，也是一个颇有新意的可行的方法。还有研究者提出采用分形的方法来研究土壤中的导热系数，有可能使数学模型得到简化，使研究的难度降低。研究土壤中的传热传质过程的另一个目的，是希望能找到强化传热的新型填充材料，国外已有研究者从事过这方面的研究，并有相关报道。当然，最终的目的是一致的，就是要尽可能的减少土壤源热泵埋地换热器的初投资费用，但国内尚未见到类似的研究报道。