马玖辰，易飞羽，张秋丽，王宇

（1天津城建大学能源与安全工程学院，天津 300384；2天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津 300072；3天津城建大学地热高效利用技术研究中心，天津 300384）

引 言

根据国土资源部统计数据，全国地下埋深1000～3000 m之间的水热型地热资源折合1.25万亿tce，年可开采资源量为19亿tce[1]。虽然地热能开发利用呈现多元化发展，目前仍以直接利用为主，其中水热型地热采暖区域规模化程度加快。至2019年底，北方地区水热型地热能采暖面积为2.82亿m2，与2015年相比增长176.5%[2]。随着我国对地热水开采矿权限制的加强，闭式深井换热器作为一种可以有效实现“取热不取水”目标的新型地热能利用模式，逐渐成为国内外地热领域探索、开发的新方向[3]。

当前，国内外学者对深井换热器传热特性与运行过程开展了深入研究。Pang等[4]在考虑地温梯度与岩石层各向异性的条件下，提出一种解析模型，可以快速分析岩石层在间歇期内的热恢复特性。Luo等[5]通过提出分段式有限长圆柱面热源模型，研究深井换热器进出管径比例、进水管热流量以及初始岩石层温度分布对于深井换热器传热性能的影响。孔彦龙等[6-8]分别采用Beier解析法与OpenGeoSys数值计算平台对深井换热器供暖系统短期与长期运行过程进行分析，研究表明深井地埋管平均换热功率通常在120 W/m以下，同时换热性能随系统运行逐渐衰减。Beier[9]建立深井换热器非稳态传热模型，推导岩石层温度变化解析解，进行热响应变化计算分析。……