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在建筑领域有一个很重要的概念叫零能耗建筑（ZEB, Zero Energy Buildings），空气—土壤换热器在减少建筑能耗中可以起到非常重要的作用。其本质为：地下土壤层拥有一个巨大的热容量，可以起到储能的作用，通过埋在地下的换热器可以将土壤存储的能量利用起来。距离地面一定深度如6m以下的土壤温度波动很小，那么就可以当成一个恒温的热源（冬天）和冷源（夏天），用来为地上建筑取暖（冬天）和供冷（夏天）。今天，我们做一个简单的空气—土壤换热器案例。
本文以参考文献[2]的模型为例，取1/2对称模型。
管道内空气流量为350m3/h，按速度边界条件折算到入口速度。 计算域竖直面除了对称面设置为对称边界外，其余均设为绝热面。 计算域顶面和地面为关键的土壤层面。对于不同深度的土壤温度随时间的变化关系可根据下式来近似计算，用该公式时需要注意DT为土壤的热扩散系数，标准单位为m2/s，需要和公式中的所有时间相关项的单位对应上，假设t的单位为s，则扩散系数单位采用m2/s，否则需要进行转换，如m2/day，m2/h等。比如以下表的数据计算的不同土壤深度的温度在一年内随时间变化关系如下图，可以看出，随着土壤深度的增加，土壤温度波动已经相当小了。 但是如前文所述，距离地面一定深度如6m以下的土壤温度波动很小，至少在数天内的温度基本是恒定的，这里假设计算域的顶部为地表，底部为土壤层，温度恒定在20℃。对于地表而言，温度边界条件较为复杂，受太阳辐射、大气对流、表面蒸发和辐射致冷等因素的影响，本文将这一边界条件简化为第三类边界条件，如下 对于环境温度，采用简化的B.A. Kimball等推荐的公式，可以得到一天内环境温度变化的模拟公式，如下 现在天气预报数据已经相当丰富了，本文就不用上述的理论模型了，直接从中国天气网读取深圳2021年7月某日24h内的温度数据，然后采用profile文件定义温度边界，注意profile的时间单位为s，因此要将小时转换为秒；温度单位为K，因此要将℃转换为K。本文为瞬态计算，可先按29℃环境温度进行稳态计算，以此稳态解作为瞬态计算初始值（如下温度云图）。瞬态计算时间步长100s。 对应这一天内，换热管进出口温度曲线如下图，可以看出空气被稍微冷却了一点。本案例具体数值没有实际意义，设想一下要是只冷却这一点点，有毛用。这里只有一根换热直管，长度只有5m，且管道导热系数只有0.35W/mk，简直就是保温材料了，因此换热管的换热系数就小得多了，想要获得好的冷却效果，按此条件，管道长度要增加好几倍。((shenzhentemperature transient 24 0)(time 0 3600 7200 10800 14400 18000 21600 25200 28800 32400 36000 39600 43200 46800 50400 54000 57600 61200 64800 68400 72000 75600 79200 82800)(temperature 302 302 302 301 301 301 301 301 301 301 302 302 303 304 304 304 304 304 304 304 304 303 303 302))
[2] Computational Fluid Dynamic Modeling of Horizontal Air-Ground Heat Exchangers (HAGHE) for HVAC Systems[3] CFD simulations of horizontal ground heat exchangers: A comparison among different configurations[4] Numerical study of horizontal ground heat exchanger for high energy demand applications 
