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地道风作为一种节能措施,具有很好的应用前景,在一些被动建筑或低能耗建筑中得到推广和应用。在设计地道风系统时,须考虑空气-土壤换热的因素有很多,包括系统的运行模式、埋管深度等。通过计算分析热工性能,确定合适的长度、深度;或在特定深度、长度条件下,评价其热工性能具有重要的意义。本文首先对地道风的原理、空气与土壤换热过程和土壤原始温度变化进行了详细介绍。其中空气与土壤夏季换热包括了“等湿冷却和减湿冷却”两个过程,而冬季由于只被加热,只有等湿加热过程。通过理论分析得到了土壤原始温度计算公式,以及温度波在土壤中传递时受地层阻尼作用下,其延迟时间的计算公式。其次,对地道风物理模型等效成方管,建立了空气-土壤换热模型,即空气一维非稳态对流-扩散模型和土壤二维非稳态导热模型。采用有限体积法建立了空气隐式离散方程,土壤显式离散方程。提出了空气温度、湿度、土壤温度顺序求解算法。进行了网格的独立性检验,建议计算网格为?z=3m、?x=?y=0.3 m。以一维圆管模型为基准,通过全年间隙运行算例,等效方管的相对误差频次分布集中于5%以内,占全年总时间比值分别为:等截面积方管占93.1%、等截面周长方管占94.8%、等水力直径方管占91.4%,其误差在可接受范围内。分别通过浅埋和深埋两种验证方式,对模型进行了验证,证实了模型的可靠性以及通用性。最后基于成都地区的一个办公建筑的间隙运行模式,利用所建二维数值换热模型进行了全年模拟。定义了全年相对温差、相对焓差以及相对温差、焓差大于0.9的频率。提出用相对温差、焓差大于0.9的频率及全年累计冷量/热量确定有效长度的方法。对影响埋管有效长度的深度、管径、流速以及全年累计冷热量进行了详细的分析。计算分析了埋深H1=2、4、6、10m,管径d=0.1、0.2、0.3、0.5 m以及流速u=2、4、6 m·s-1工况下的全年相对焓差或温差大于0.9的频率和全年累计冷热量,其得到的埋管有效长度,可用于地道风工程的参考。流速、管径对埋管有效长度影响较大;埋深超过4m时对有效埋管长度影响不明显,但对全年冷热量有明显影响。建议在地表下4 m以内埋管。