【中國(guó)科學(xué)院】超長(zhǎng)重力熱管開(kāi)發(fā)中深層地?zé)崮苎芯揩@新進(jìn)展（2024.5.11）
文章來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 朱漢斌 | 發(fā)布時(shí)間：2024-05-11 | 【打印】 【關(guān)閉】
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近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所（以下簡(jiǎn)稱廣州能源所）先進(jìn)能源系統(tǒng)研究室在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，在超長(zhǎng)重力熱管開(kāi)發(fā)中深層地?zé)崮苎芯糠矫嫒〉眯逻M(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《能源》（Energy）。
論文共同通訊作者、廣州能源所研究員蔣方明表示，近年來(lái)，其研究團(tuán)隊(duì)提出了利用超長(zhǎng)重力熱管（SLGHP）開(kāi)發(fā)中深層地?zé)崮艿募夹g(shù)，并已成功開(kāi)展了多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，但迄今還未有公開(kāi)的實(shí)際應(yīng)用案例。
太原超長(zhǎng)重力熱管取熱系統(tǒng)示意圖。研究團(tuán)隊(duì)供圖
據(jù)介紹，蔣方明團(tuán)隊(duì)在山西太原小店區(qū)建造了面向建筑供暖應(yīng)用的超長(zhǎng)重力熱管地?zé)衢_(kāi)發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由相鄰的兩根長(zhǎng)度（分別長(zhǎng)2020米和2180米）相近的超長(zhǎng)重力熱管與單個(gè)熱泵相結(jié)合；兩口地?zé)峋嗑?0米，2000米深度的測(cè)井溫度均在63℃左右。布置在超長(zhǎng)重力熱管外壁的光纖測(cè)得的熱管外壁溫度具有顯著的均勻性，表明重力熱管運(yùn)行良好。
測(cè)試發(fā)現(xiàn)，超長(zhǎng)重力熱管系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，較長(zhǎng)熱管比較短熱管所提取的熱量多70%。數(shù)值仿真分析揭示，較短熱管周圍地?zé)釋拥膿Q熱基本遵循以巖體為主體的熱傳導(dǎo)模式，地下水對(duì)流的貢獻(xiàn)較??；較長(zhǎng)熱管系統(tǒng)的井筒連通了地下1500米和2100米深度的孔滲層，產(chǎn)生了地下水的竄層對(duì)流，這一井下傳熱強(qiáng)化機(jī)制造成該地?zé)峋^高的熱產(chǎn)出。
在此基礎(chǔ)上，該研究建立了超長(zhǎng)重力熱管地?zé)嵯到y(tǒng)數(shù)值模型并模擬了系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行過(guò)程。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該系統(tǒng)首個(gè)采暖季（120天）能夠平均輸出1兆瓦的熱量，可滿足約25000平方米建筑的供暖需求；地下水竄層對(duì)流降低了超長(zhǎng)重力熱管地?zé)峁┡到y(tǒng)的衰減速率。連續(xù)供暖20年后，較短熱管系統(tǒng)熱輸出衰減率為20.4%，而較長(zhǎng)熱管系統(tǒng)的熱輸出衰減率僅為6.8%。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131521
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