岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 1265-1283.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0952

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

孔纲强1,常洪林1,王天赐1,杨庆2   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098;2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024
  • 收稿日期:2023-06-30 接受日期:2023-08-11 出版日期:2024-05-11 发布日期:2024-05-07
  • 通讯作者: 常洪林,男,1997年生,博士研究生,主要从事能量桩方面的研究工作。E-mail: changhonglin2019@163.com
  • 作者简介:孔纲强,男,1982年生,博士,教授,博士生导师,主要从事能源地下结构与工程等方面的教学与研究工作。E-mail: gqkong1@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金优青项目(No. 51922037);中央高校基本科研业务费专项资金资助(No. B240205006)。

Review on the evaluation of ground-coupled heat pump and energy geostructures to exploit shallow geothermal energy with regional scale

KONG Gang-qiang1, CHANG Hong-lin1, WANG Tian-ci1, YANG Qing2   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098 China; 2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024
  • Received:2023-06-30 Accepted:2023-08-11 Online:2024-05-11 Published:2024-05-07
  • Supported by:
    This work was supported by the Excellent Youth Program of the National Natural Science Foundation of China (51922037) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (B240205006).

摘要: 随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

关键词: 地埋管地源热泵, 能源地下结构, 浅层地热能, 区域尺度, 评价

Abstract: With the large-scale exploitation and application of shallow geothermal energy, researches on ground-coupled heat pump and energy geostructures are gradually shifting from the individual, single-unit scale to the regional scale. Compared with the ground-coupled heat pump, energy geostructures have greater advantages in large-scale urban construction and underground space development due to their small area and low cost. This paper summarizes the existing research results on the theoretical potential of shallow geothermal energy in terms of thermal property parameters and subsurface urban heat island effect. It briefly describes the development forms of shallow geothermal energy and focuses on the systematic reviews of the adaptability evaluation of ground- coupled heat pump and energy geostructures at the regional scale. Additionally, a corresponding regional-scale energy geostructural evaluation system is established in terms of suitability zoning, heat exchange potential, and the effect of meeting building energy demand. This study presents an in-depth analysis of regional studies of ground-coupled heat pump in Linqu County, Shandong Province, China, Baden-Württemberg State, Germany, and energy piles in Xianlin Campus of Nanjing University, China, as case studies. It summarizes the problems in current research, and provides an outlook for future research on energy geostructures at the regional scale.

Key words: ground-coupled heat pump, energy geostructures, shallow geothermal energy, regional scale, evaluation

中图分类号: TK 529;TU 473
[1] 慕焕东, 邓亚虹, 赵勋昌, 何乃楠, 郑龙浩, 何也, . 基于非饱和剪切体变特征的马兰黄土液化评价方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3197-3207.
[2] 陈熠坤, 储亚, 蔡国军, 闫超, 刘松玉, 韩爱民, . 基于低频电法的原位膨胀土膨胀性评价应用研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 147-155.
[3] 亢佳伟, 邓国华, 康佐, . 基于旁压试验的饱和黄土强度分类评价方法研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 557-567.
[4] 冯世进, 徐熠, 杨俊毅, 郑奇腾, 张晓磊, . 基于集对-组合赋权的填埋场失稳风险评价方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(7): 2129-2139.
[5] 王军, 金天, 秦伟, 张峰, 蔡瑛, . 不均匀卵石持力层桩端后注浆效果试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1321-1333.
[6] 刘动, 林沛元, 李伟科, 黄胜, 马保松, . 跨孔CT岩溶识别方法准确性的统计学评价[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 822-834.
[7] 孙钱程, 徐晓, 刘圣, 徐志华, 何钰铭, 郭浩森, 张国栋, . 三峡库区碎屑岩岸坡岩体钻孔成像特征及质量评价方法研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 581-592.
[8] 贾宝新, 周志扬, 苑文雅, 张晶. 基于等效质点峰值振动速度的高铁线路周边建筑结构振动评价研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2696-2706.
[9] 江权, 吴思, 刘强, 辛杰, 郑虹, . 水泥基3D打印材料基础配合比试验与质量评价[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1245-1259.
[10] 王刚, 冯净, 陈雪畅, 闫松, 李胜鹏, . 基于物化特性的煤层注水难易程度模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 144-154.
[11] 张化进, 吴顺川, 韩龙强, 任子健, . 基于改进Dempster-Shafer证据理论的岩体质量异质集成评价方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 532-541.
[12] 王体强, 王永志, 张雪东, 汤兆光, 段雪锋, . 超重力振动台柔性叠层箱剪切效能评价方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 719-728.
[13] 李朋, 李银平, 施锡林, 梁孝鹏, . 多夹层盐矿水采沉渣空隙特征与储气能力评价[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 76-86.
[14] 杜崧, 肖明, 陈俊涛, . 洞室块体危险性分析的突变级数评价法研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2578-2588.
[15] 宋战平, 郭德赛, 徐甜, 华伟雄, . 基于非线性模糊层次分析法的TBM 施工风险评价模型研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1424-1433.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!