关中地区中深层地埋管换热器长期运行性能研究

我国关中地区地热资源丰富,中深层地热能供暖技术具有广阔的应用前景,而地质参数是影响中深层地埋管供暖系统性能的决定性因素.针对陕西关中地区中深层地埋管供暖性能展开研究,通过梳理关中地区咸阳市兴平市、咸阳市渭城区、西安市高陵区、西安市鄠邑区、西安市长安区5个典型区域的地质参数,结合典型地埋管结构参数,对长期运行下的换热器性能及热作用半径变化规律进行模拟计算.结果表明,不同地区换热器运行之初的性能变化较为显著,但均在经过 5 a左右运行后趋于稳定.地埋管深度从 2 000 m增至 2 500 m时,出口水温有着明显的提升,同一时刻下出口水温的涨幅可达 8%,各采暖季末的出口水温随深度增加的变化更为显著.由于长期运行,年平均取热功率呈现下降趋势,20 a内的总降幅为 11%～12%;随着换热器埋深的增加,取热功率涨幅可达 41.41%～53.23%.热作用半径受埋深的影响不显著,不同埋深管道运行 20 a后的井底最大热作用半径均在 50 m左右;土壤温度受与换热器距离及运行时长的影响更大,距离 20 m以内的土壤温度呈现明显的波动下降趋势,而距离在 60 m以外的土壤温度在 20 a的运行期内降幅很小.此外,由于具有大厚度新近系张家坡组(N2z)和新近系蓝田-灞河组(N2l+b)的地质条件,西安市鄠邑区、高陵区以及咸阳市兴平市等地区地埋管的出口水温、取热功率较高,更适宜开展中深层地热能供暖利用.研究成果有望为关中地区中深层地热能高效利用提供参考.