近年來(lái)，廣州能源所先進(jìn)能源系統研究室提出了利用超長(cháng)重力熱管(SLGHP)開(kāi)發(fā)中深層地熱能的技術(shù)，并已成功開(kāi)展了多次現場(chǎng)實(shí)驗，但迄今還未有公開(kāi)的實(shí)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(cháng)重力熱管地熱開(kāi)發(fā)系統。該系統由相鄰的兩根長(cháng)度(分別長(cháng)2020 m和2180 m)相近的超長(cháng)重力熱管與單個(gè)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(cháng)重力熱管外壁的光纖測得的熱管外壁溫度具有顯著(zhù)的均勻性，表明重力熱管運行良好。

測試發(fā)現，超長(cháng)重力熱管系統運行過(guò)程中，較長(cháng)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?chē)責釋拥膿Q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(cháng)熱管系統的井筒連通了地下1500 m和2100 m深度的孔滲層，產(chǎn)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(chǎn)出。

在此基礎上，研究建立了超長(cháng)重力熱管地熱系統數值模型并模擬了系統的長(cháng)時(shí)運行過(guò)程。數值模擬結果表明，該系統首個(gè)采暖季（120天）能夠平均輸出1MW的熱量，可滿(mǎn)足約25000 平米建筑的供暖需求；地下水竄層對流降低了超長(cháng)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(cháng)熱管系統的熱輸出衰減率僅為6.8%。

相關(guān)研究成果發(fā)表于能源領(lǐng)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(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)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(cháng)重力熱管取熱系統

太原超長(cháng)重力熱管取熱系統示意圖