地下参数对中深同轴地埋管换热器取热性能的影响

《Energy and Built Environment》：Effects of underground parameters on the heat extraction performance of medium-depth coaxial borehole heat exchangers

　　

摘要

中深层同轴地埋管换热器（MCBHE）是一种清洁能源技术，可利用 1000-3000 米深度的地热能进行建筑供暖。然而，地下参数显著影响其取热性能，且不同参数的潜在影响机制尚不清楚。本研究建立了 MCBHE 的三维计算流体动力学（CFD）模型，以研究土壤分层、地温梯度、地下水渗漏位置及渗漏速度对其取热性能的影响。结果表明，在分层土壤条件下，从中深度土壤层提取的热量比例增加，而内管流体温度降速率（ITFTDR）的下降变慢。对于地温梯度，线性地温梯度的增加显著提高了 MCBHE 与周围土壤之间的传热效率。尽管分层地温梯度的增加提高了累积取热量（CHEA），但也导致内管热损失率（HLRIT）和 ITFTDR 的值更高。在渗漏条件下，无论是单层渗漏还是双层渗漏，靠近 MCBHE 下部的渗漏会导致 CHEA 增加更多，ITFTDR 更低。较高的均匀渗漏速度促进 MCBHE 周围土壤的温度恢复。此外，速度随土壤深度逐渐增加的渗漏模式有利于从中深度土壤层提取热量，使 MCBHE 下部的流体能够与周围土壤进行更充分的热量交换。

Weibo Yang|Junbiao Wang|Chengrong Wang|Feng Wang|Yongping Chen

扬州大学电气、能源与动力工程学院，中国江苏扬州 225127