吕伟东，蒲诃夫

（华中科技大学 土木与水利工程学院，武汉 430074）

0 引 言

随着经济发展，全球能源消耗逐渐增大，每年约有40%的能源被建筑物消耗，其中建筑能耗一半以上被空调系统所消耗[1]。因此，提高空调系统的能效和开发绿色可循环能源在建筑节能领域的需求也逐渐增大。地热能作为一种绿色可再生能源受到了广泛关注。地源热泵利用地下浅层地热能作为热源，冬季从地热能中吸收热量并传递到建筑物内，夏季把热量从建筑物内转移到地下，以达到冬暖夏凉的作用。能源桩作为结构基础与地源热泵系统相结合的一种新型的换热处理装置具有独特的优势。能源桩既作为地源热泵系统进行热量交换，又作为桩基础提高承载力，可减少钻孔环节，降低成本，节约地下空间。

许多学者着力于研究不同型式换热管能源桩的换热量问题，包括传统1-U 型、1-W 型、多-U 串联型、多-U 并联型。学者们提出了一系列数值模型。LI 等[2]提出了一个三维非结构化有限体积模型。LEE等[3]提出了一个三维有限差分模型，并以4-U 型能源桩作为例子。YANG 等[4]提出了一种双区域U 型换热管理论模型。HU 等[5]针对3-U 型能源桩提出了一个传热复合圆柱体模型。CAROTENUTO 等[6]基于一种一维−三维结合的模型，比较了不同型式的能源桩的换热量，并对桩径、管径、流速等因素对换热量的影响进行了分析。此外，还有一些学者通过开展实验来进行研究。MORINO 等[7]研究了2-U 型钢能源桩的换热量。JALALUDDIN 等[8]研究了1-U型、并联2-U 型、并联3-U 型钢能源桩的换热量。……