深层钻孔换热器多热泵系统的地下-地表耦合数值建模方法

《Energies》：Bridging the Gap Between Earth Sciences and Mechanical Engineering: A Systematic Approach to Model Ground Source Heat Pumps with Deep Boreholes

　　Abstract地热热泵系统的建模很少将地表和地下部分的详细组件集成在一起。当前的建模方法中普遍存在简化假设，例如忽略地热梯度、系统所穿过的不同地质单元，和/或变化的建筑负荷。这些简化对于深层系统（例如深度超过1公里）而言尤为成问题。本文提出了一种新方法，用于对配有多个热泵的双井对或深钻孔换热器（DBHE）进行建模，该方法将全面的地下数值模型与能够处理全年可变热需求的程序相结合。地下水流动和热量传递通过地下模型进行模拟。在模拟过程中，运行流量和启用的热泵数量根据其效率和特定时段的实际需求进行调整。模拟的热量产出受到技术和安全标准的约束，以反映真实的建筑条件。该程序能够模拟地热系统被设计为部分满足需求、同时最大化其贡献的场景。系统的供热量和电力消耗均可进行计算。本文以加拿大东部Bécancour地区一个低地热梯度（约23.5 °C/km）的沉积盆地为例进行了说明。