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近年來，廣州能源所先進(jìn)能源系統(tǒng)研究室提出了利用超長重力熱管(SLGHP)開發(fā)中深層地?zé)崮艿募夹g(shù)，并已成功開展了多次現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，但迄今還未有公開的實(shí)際應(yīng)用案例。

廣州能源所與雙良節(jié)能系統(tǒng)有限公司合作，在太原小店區(qū)建造了面向建筑供暖應(yīng)用的超長重力熱管地?zé)衢_發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由相鄰的兩根長度(分別長2020 m和2180 m)相近的超長重力熱管與單個熱泵相結(jié)合；兩口地?zé)峋嗑?0 m，2000 m深度的測井溫度均在63℃左右。布置在超長重力熱管外壁的光纖測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。

測試發(fā)現(xiàn)，超長重力熱管系統(tǒng)運(yùn)行過程中，較長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，地下水對流的貢獻(xiàn)較??；較長熱管系統(tǒng)的井筒連通了地下1500 m和2100 m深度的孔滲層，產(chǎn)生了地下水的竄層對流，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，研究建立了超長重力熱管地?zé)嵯到y(tǒng)數(shù)值模型并模擬了系統(tǒng)的長時運(yùn)行過程。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該系統(tǒng)首個采暖季（120天）能夠平均輸出1MW的熱量，可滿足約25000 平米建筑的供暖需求；地下水竄層對流降低了超長重力熱管地?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%，而較長熱管系統(tǒng)的熱輸出衰減率僅為6.8%。

相關(guān)研究成果發(fā)表于能源領(lǐng)域國際期刊Energy，陳娟雯博士和李志斌博士研究生為共同第一作者，蔣方明研究員和黃文博博士為共同通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2021YFB1507300）、國家自然科學(xué)基金（52206126，52206287）等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131521。

太原超長重力熱管取熱系統(tǒng)

太原超長重力熱管取熱系統(tǒng)示意圖