利用岩土储能冷热分区增强换热性能的研究

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［目的］岩土储能 （BTES： Borehole Thermal Energy Storage） 指利用地下土壤、岩石和水的热容量进行储能的 钻孔闭式循环系统，主要特点是采用冷热分区布置，以智能化控制手段结合国内地质进行创新型的开发利用。为了研 究利用冷热分区提高地埋管换热效果的可行性，以多孔介质传热理论、能量守恒、有限长非移动线热源模型为基础， 建立了单U型地埋管换热器井孔内、外数学模型，通过数值模拟的方法分析和验证了可行性。［方法］基于常见的土 壤冷热堆积现象，通过改变管内介质流过两个划分区域的顺序，变被动防控冷热堆积为主动调配储能以跨季节利用， 使两个划分区域内主动产生冷、热堆积储能，定义为“冷区”和“热区”。［结果］经过数值模拟分析，发生热堆积现 象的“热区”在供暖期的换热量逐年递增，就最高换热量来说，第二年比第一年提高 319 W，第三年比第二年提高 308 W；出现冷堆积现象的“冷区”在制冷期的换热量逐年递增，就最高换热量来说，第二年比第一年提高 209 W， 第三年比第二年提高 198 W。［结论］以上结果说明此方法可以增强地埋换热器的换热效果。在供暖期和制冷期交替 使用两个区域既有效解决土壤源热泵系统冷热不平衡造成的能效衰减，又可以在减少打孔场地的情况下提高系统换热 效果。