王煜曦

（北京市地热研究院，北京 102218）

0 前言

能源和环境的可持续发展是我国近几年关注的焦点。对可再生能源与常规能源的智能耦合运行是实现绿色低碳、安全高效、城乡一体的现代能源城市的关键。据调查全世界范围内37 %的总能耗是建筑能耗，其中空调和供暖能耗占建筑能耗的50 %（Schmidt et al,1997），地源热泵系统在建筑节能源和环境可持续发展方面起着重要作用，作为清洁能源北京多采用U型地埋管地源热泵系统，但多年运行条件下地埋管周边温度场的热堆积、热泵系统的地热不平衡等问题较多，地埋管与周边岩土体包括地下水影响下的换热对地埋管换热器的运行性能尤为重要。关于垂直U型地埋管换热器的传热模型均是基于Kelvin的线热源理论（Ingetsoll et al,1954）、圆柱热源理论的纯导热模型（Bandos et al，2009；杨卫波等，2006），而在实际现场测试中发现土壤导热系数比实际值偏高（Chiasson，1992）、夏季管内流体实测温度比模拟值偏低（Witte et al,2002）等问题，范蕊等（2007）在室内搭建砂箱实验台模拟无渗流土壤、饱和土壤、有渗流土壤情况下地埋管换热器热负荷对其周边土壤温度场的影响，程金明等（2017）等基于内热源法建立了热渗耦合下的数学模型研究地下水渗流对换热管周围温度场的影响，表明地下水流越大对换热管周围温度场影响越大，龙会等（2007）等建立了考虑地下水渗流的单个钻孔三维模型，利用编程模拟过余温度场，当渗流速度一定是能有效缓解热堆积，转孔中部深度过余温度最大。以上都是针对单个线热源、圆柱热源三维温度场模拟或是结合渗流的一维模拟，模拟后均无实验验证对比。……