煤田地质与勘探

作者：赵永哲, 赵宝锋, 胡振阳, 苟立, 杜丁山, 刘成路,

关键词：地热能开发利用, 中深层套管式地埋管, TRNSYS模拟, 运行策略, 梯级利用,

背景积极利用中深层地热能供暖是实现碳达峰碳中和目标的重要举措。中深层地热供暖系统运行策略的优劣直接影响供暖效果，并对地热供暖系统运行能耗产生重要影响，在利用地热能的同时要避免造成资源的浪费。方法依托陕西关中盆地某中深层地热能实际供暖工程，基于TRNSYS瞬态模拟软件建立动态仿真模型，模拟5种运行策略的供暖效果及系统运行能耗，并对温度数据、能耗表现、运行机理进行系统性分析。结果和结论结果表明：(1)在供暖季初期及末期采用地热井直接换热供暖模式下的运行策略供暖效果最佳，用户侧房间温度最高32 ℃，COP峰值可达19；采用地热井加热泵机组梯级利用的供暖运行策略适用于供暖季中期地埋管出水温度逐渐下降时，在短期内可将用户侧房间温度保持在30 ℃左右，COP值最高为12.75、最低为9.06。(2)单井连续供暖运行后期可采用以热泵机组供热为主的运行策略，短期内可将用户侧房间温度保持在20~28 ℃，COP值最高为6.99、最低为5.22。(3)此外，在不同应用场景下需根据地埋管出水温度及用户侧房间温度对运行策略进行调整，从综合能耗表现可得出应优先采用地热井直接换热供暖的运行策略，尽量减少热泵机组开启次数及时间。(4)梯级利用应优先开启一台热泵机组、尽量减少热泵机组开启台数。对于单口井供暖的运行策略，在供暖季中后期依赖热泵机组会导致系统能耗增加，条件允许应尽量采取多井间歇运行。研究成果可应用于中深层地热同轴套管式地埋管换热系统运行策略的调整优化，同时可为运行策略的设计提供借鉴。

来源：2025年第4期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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