【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于肥槽回填地道风，具体涉及一种新型土壤蓄热体及升降温效果预估方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的推进，地下轨道交通迅速发展，基坑数量及规模亦不断扩大，由于施工作业的要求，建筑外墙带基坑壁之间会预留被称为肥槽的空腔，在施工完成后需将其回填，确保地下结构具有永久的受力需求。可利用这部风空间作为能源输送通道，获取天然冷热源，对室外空气进行预冷/预热，促进浅层地热能利用和建筑节能为室内营造舒适的热湿环境。
2、传统的土壤回填基于土壤本身的显热蓄热能力作为天然冷热源对空气进行预冷/预热，在系统连续运行工况下，土壤蓄热体的温度变化减缓，同时其温度恢复能力衰减，回填区域内土壤冷热堆积问题严重，热影响半径随之扩大，换热的效率不断减小，节能效益随之减小。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种新型土壤蓄热体及升降温效果预估方法，以解决现有统的土壤回填基于土壤本身的显热蓄热能力作为天然冷热源对空气进行预冷/预热，在系统连续运行工况下，土壤蓄热体的温度变化减缓，同时其温度恢复能力衰减，回填区域内土壤冷热堆积问题严重，热影响半径随之扩大，换热的效率不断减小，节能效益随之减小的问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种新型土壤蓄热体，包括：
4、风管，所述风管设于土壤内；
5、若干相变小球，若干所述相变小球设于土壤内且位于风管的周围；
6、所述风管、相变小球及土壤形成土壤蓄热体；
7、预估模
8、所述相变小球的外部包裹有外壳；
9、所述相变小球由石蜡、脂肪酸类、醇类、无机水合物中的任一材料制成，所述外壳由聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、金属及陶瓷中的任一材料制成。
10、一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，用于预估新型土壤蓄热体的升温效果，包括：
11、步骤1：将相变小球划分为npcm个等分，对每个等分进行节点划分，计算每一节点的导热量，基于导热量获取相变材料密度ρpcm及相变材料比热cpcm；
12、所述步骤1具体包括以下步骤：
13、步骤1.1：计算相变小球每一等分的径向节点数，公式如下：
14、
15、式中，r2为相变小球的半径，δr为相邻节点的间距；
16、步骤1.2：基于径向节点数获取每一节点的导热量，公式如下：
17、
18、式中，为相变小球径向上距小球圆心第k个节点的导热量，tpcm，k为相变小球径向上距小球圆心第k个节点的温度，λpcm为相变材料有效导热系数，其表达式如下：
19、
20、步骤1.3：基于导热系数获取相变材料密度ρpcm及相变材料比热cpcm，计算式分别如下：
21、
22、
23、式中，ts为相变材料凝固温度；tf为相变材料熔化温度；λs为相变材料固相导热系数，；λf为相变材料液相导热系数；ρs为相变材料固相密度；ρf为相变材料液相密度；cf为相变材料液相比热；cs为相变材料固相比热。
24、步骤2：将蓄热体划分为若干等分，获取每一等分的能量方程；
25、步骤2中，所述将蓄热体划分为若干等分具体包括以下步骤：
26、将土壤蓄热体按照其径向和轴向进行节点划分，其径向节点个数为m，轴向节点个数为m，其中：
27、
28、
29、式中，r为壤蓄热体的半径，r1为风管半径，δx为径向节点间距，δz为轴向节点间距；
30、步骤2中，所述获取每一等分的能量方程的具体步骤如下：
31、步骤a：设土壤蓄热体从进口到出口的方向有1到m个节点，沿远离风管的方向上有1到m个节点，以第一行第一列的节点为中心，建立二维坐标；
32、步骤b：获取二维坐标(1,1)节点的量方程：
33、
34、获取二维坐标(m，1)处节点的能量方程：
35、
36、获取二维坐标(1，m)处节点的能量方程：
37、
38、获取二维坐标(m，m)处节点的能量方程：
39、
40、获取二维坐标(2,3....m-1,1)的能量方程：
41、
42、获取二维坐标(1，2,3....m-1)的能量方程：
43、
44、获取二维坐标(2,3....m-1，m)的能量方程：
45、
46、获取二维坐标(m，2,3....m-1)的能量方程：
47、
48、获取二维坐标(2,3....m-1，2,3....m-1)的能量方程：
49、
50、式中，ρi,j为控制体密度，ci,j为控制体比热容；t′i,j节点i，j下一时刻的温度；ti,j为对应节点当前时刻的温度；h对流换热系数；为风管内流体对应节点温度；tout为风管流体出口温度；q1与之相邻下一模块的左边界热流密度；q2为与之相邻上一模块右边界热流密度；v为控制体体积；ax为控制体轴向换热面积；az为控制体径向换热面积；rx为控制体径向热阻系数；rz为控制体轴向热阻系数；rh为控制体对流换热热阻系数；
51、其中，控制体密度为：ρi,j＝ρsoil(1-α)+ρpcmα；
52、控制体体积为：
53、控制体轴向换热面积为
54、控制体径向换热面积为
55、控制体径向导热热阻、轴向导热热阻、对流换热热阻为：
56、控制体导热系数：λ＝λsoil(1-α)+λpcmα；
57、控制体比热：ci,j＝csoil(1-α)+cpcmα；
58、式中，ρsoil为土壤密度，kg/m3；α为相变材料占土壤的体积份数；csoil为土壤比热，j/(kg·℃)；λsoil为土壤导热系数，w/(m·℃)。
59、步骤3：基于步骤1中的相变小球每一节点的导热量及步骤2中蓄热体每一等分的能量方程，计算出风管的出口温度tout；
60、所述步骤3具体包括以下步骤；
61、基于步骤1和步骤2获取出风管出口温度tout及进口温度tint，公式如下：
62、
63、式中：其中0.7＜pr＜160，其中λl为流体导热系数，w/(m·℃)；流体被加热时：n＝0.3；流体被冷却时：n＝0.4；对流换热热阻为：
64、步骤4：获取进口温度tint，并基于进口温度tint和出口温度tout得到温度差δt。所述步骤4的公式具体如下：
65、δt＝tin-tout。
66、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
67、1.本专利技术以风管、相变小球和土壤蓄热体构成相变辅助地道风的r-c计算模块，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型土壤蓄热体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型土壤蓄热体，其特征在于，所述相变小球的外部包裹有外壳；
3.一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，用于预估如权利要求1所述的新型土壤蓄热体的升温效果，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，步骤2中，所述将蓄热体划分为若干等分具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，步骤2中，所述获取每一等分的能量方程的具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤；
8.根据权利要求7所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，所述步骤4中温度差ΔT的获取公式具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种新型土壤蓄热体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型土壤蓄热体，其特征在于，所述相变小球的外部包裹有外壳；
3.一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，用于预估如权利要求1所述的新型土壤蓄热体的升温效果，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种新型土壤蓄热体的升温效果预估方...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾超，袁艳平，曹海霞，罗嘉宁，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。