需要新的创新方法从地热系统中提取热能,以确保实现净零目标的热脱碳。本文研究了先进的地热系统(也称为U型深井换热器),更具体地说,是其在具有深层区域地下水流动环境中的应用。以往的研究主要集中于单侧向系统,很少或没有探索区域地下水流动对多侧向系统的影响。使用OpenGeoSys软件开发了针对连接两个垂直井筒的侧向段的数值模型。进行了为期20年的长期模拟,以了解垂直、同向或逆向的地下水流动如何影响单侧向或多侧向先进地热系统的性能。编译 陈讲运

在2公里的深度,地温梯度为30◦C/km的情况下,结果表明,当地下水流(达西速度为1e-6 m/s)垂直于井筒时,1公里单侧水平段可比纯传导地质环境多提取110 kW的热量。反向和同向流动对热性能的影响较小。同样,对于由9个分支组成的多分支系统,在存在垂直地下水流的情况下,其性能从传导环境下的746 kW提升至1.2 MW。总体而言,具有垂直于水平段的地下水流的先进地热系统对性能有益。还应注意到,多分支系统可以比单分支系统提取更多的热量;然而,它们可能成本更高。

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