近年來，廣州能源所先進能源系統研究室提出了利用超長重力熱管(SLGHP)開發中深層地熱能的技術，并已成功開展了多次現場實驗，但迄今還未有公開的實際應用案例。
廣州能源所與雙良節能系統有限公司合作，在太原小店區建造了面向建筑供暖應用的超長重力熱管地熱開發系統。該系統由相鄰的兩根長度(分別長2020 m和2180 m)相近的超長重力熱管與單個熱泵相結合；兩口地熱井相距30 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，表明重力熱管運行良好。
測試發現，超長重力熱管系統運行過程中，較長熱管比較短熱管所提取的熱量多70%。數值仿真分析揭示，較短熱管周圍地熱層的換熱基本遵循以巖體為主體的熱傳導模式，地下水對流的貢獻較小；較長熱管系統的井筒連通了地下1500 m和2100 m深度的孔滲層，產生了地下水的竄層對流，這一井下傳熱強化機制造成該地熱井較高的熱產出。
在此基礎上，研究建立了超長重力熱管地熱系統數值模型并模擬了系統的長時運行過程。數值模擬結果表明，該系統首個采暖季（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熱供暖系統的衰減速率。連續供暖20年后，較短熱管系統熱輸出衰減率為20.4%，而較長熱管系統的熱輸出衰減率僅為6.8%。
相關研究成果發表于能源領域國際期刊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研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
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
太原超長重力熱管取熱系統示意圖
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