刘胜

(湖南省交通科学研究院，湖南 长沙 410015)



围岩热物性对隧道衬砌热交换器换热的影响研究

刘胜

(湖南省交通科学研究院，湖南 长沙 410015)

基于隧道衬砌热交换器的传热特点，建立隧道衬砌热交换器的三维传热数值计算模型，并与现场试验数据进行对比验证。隧道衬砌热交换器的热交换管路埋设于不同级别围岩中，而不同级别围岩的热物性存在显著差异。依据不同级别围岩裂隙参数的取值范围，计算围岩导热系数和比热容的取值区间，数值计算分析导热系数和比热容对衬砌热交换器换热的影响。研究结果表明：衬砌热交换器的换热量随围岩导热系数呈线性增加趋势，且增长速率不随运行时间而改变，宜选择在导热性好的围岩中铺设热交换管；围岩比热容对衬砌热交换器换热量的影响具有时效性，在系统运行初期，热交换量随围岩比热容的增大而增加，但随着运行时间的增加，比热容对围岩换热量的影响逐渐减弱，建议地源热泵系统采取间歇运行的模式。关键词：隧道；地源热泵；换热器；围岩热物性参数；换热

隧道位于可供地源热泵利用的恒温地层中，将地源热泵的热交换管路安装于隧道衬砌结构内，以隧道围岩作为热源，从周围地层中获取能量，实现对隧道内和附近建筑物的取暖或制冷，这种将地源热泵系统和隧道工程结合的技术称为能源隧道技术[1]。Brandl等[2-3]先开展了能源隧道技术在新奥法施工的隧道中的应用研究。……