(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210627930.4 (22)申请日 2022.06.06 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114707367 A (43)申请公布日 2022.07.05 (73)专利权人 浙江陆特能源科技股份有限公司 地址 310051 浙江省杭州市滨江区长河街 道滨盛路1688号 （明豪 大厦） 2407室 专利权人 浙江大学 (72)发明人 赵亚洲　秦祥熙　张萌　石磊　 夏建杰　 (74)专利代理 机构 浙江永鼎律师事务所 3 3233 专利代理师 张晓英 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (56)对比文件 Yazhou Zhao 等.An ef ficient hybrid model for thermal analy sis of de ep borehole heat exc hangers. 《Geotherm Energy》 .2020,第8卷第1- 32页. Yazhou Zhao 等.An ef ficient hybrid model for thermal analysis of de ep borehole heat exc hangers. 《Geotherm Energy》 .2020,第8卷第1- 32页. Yazhou Zhao 等.A Fast Simulati on Approach to the Thermal Recovery Characteristics of De ep Boreho le Heat Exchanger after Heat Extracti on. 《sustai nability》 .2020,第1-27页. 秦祥熙 等.不同型式地 埋管换热器换热性 能的试验研究. 《科 学技术与工程》 .2015,第15卷 (第12期),第215 -218页. 于明志 等.地 埋管换热器分区运行对地源 热泵系统运行 经济性影响的模拟研究. 《太阳能 学报》 .202 2,(第1期),第20 5-212页. 杨卫波 等.非连续 运行工况 下垂直地埋管 换热器的换 热特性. 《东 南大学学报 （自然科 学 版） 》 .2013,第43卷(第2期),第328- 333页. 审查员 于湃 (54)发明名称 中深层地 埋管换热器传热分析模型 (57)摘要 本发明公开了一种基于地埋管换热器传热 分析模型： S1.获取分析参数； S2.根据分析参数 确定运行工况； S3.基于确定的工况对中深层地 埋管换热器进行传热分析： 在取热工况和储热工 况下， 中深层地埋管换热器钻孔外的传热过程基 于热锋面传播规律进行分析， 钻孔内的传热基于 一维准稳态传热模型进行分析， 并通过钻孔壁温 度和热流边界条件与钻孔外的传热过程耦合。 本 模型基于地下岩石传热规律将实际工程中采用 的各种参数作为输数， 避免了传统网格划分数值 方法因中深层换热器管长 ‑管径比过大而产生的 巨大计算规模或对于实际工程问题无法有效实 施的问题， 实现了超大管长 ‑管径比的中深层地埋换热器在任意工况下(包括取热、 储热和 间歇 工况)传热过程的快速分析。 权利要求书8页 说明书21页 附图5页 CN 114707367 B 2022.12.09 CN 114707367 B 1.一种中深层地埋管换热器传热分析模型， 其特征在于， 该模型通过如下方法进行传 热分析： S1.获取分析参数； S2.根据分析参数确定运行工况； S3.基于确定的工况对中深层地 埋管换热器进行传热分析： 在取热工况和储热工况下， 中深层地埋管换热器钻孔外的传热过程基于热锋面传播规 律进行分析， 钻孔内的传热基于一维准稳态传热模型进行分析， 并通过钻孔壁温度和热流 边界条件与钻孔外的传热 过程耦合； 在间歇工况下， 中深层地埋管换热器钻孔外传热过程基于扩展有限长线热源模型进行 分析， 且对间歇工况下的中深层地埋管换热器进 行传热分析的方法基于经典的瞬态点热源 格林函数分别对岩石介质各向异 性导热和热渗耦合作用下的传热过程进 行修正， 构造扩展 的瞬态点热源格林函数， 进而建立扩展有限长线热源模型， 通过逐一计算单个钻孔在阶跃 负荷下对钻孔外岩石域任意位置温度变化的贡献， 最 终采用叠加原理得出多个钻孔传热导 致的总体热响应； 对间歇工况 下的中深层地 埋管换热器进行传热分析的方法包括： S6‑1： 构造中深层地 埋管换热器非稳态导热问题的瞬态点热源格林函数： 其中， 瞬态点热源格林函数 的第一部分 表示 时刻钻孔外岩石区域 位置， 第二部分 表示瞬态脉冲点 热源作用的位置和时刻； S6‑14： 基于阶跃变热流脉冲和扩展有限长线热源模 型， 确定任意钻孔 造成的岩石域任意 位置的过余温度响应： 其中， 为扩展有限长线热源模型， 为线热源 在时刻 的热流强度大小， 为热流起始作用时间， 为热流作用结束时刻， 任意时刻 ， 为中深层地 埋管换热器传热模拟的时间步长， ； S6‑15： 对于中深层地埋管群传 热的情形， 基于S6 ‑14给出的单个钻孔热响应解， 采用叠 加原理， 可确定所有钻孔的阶跃热流脉冲对当前时刻岩石域任意位置温度变化的集总贡献 为： ； 其中针对岩石介质热传导为各向异性情形、 存在地下水渗流的对流传热情形、 岩石区 域为均匀介质且各向同性的传热情形、 岩石区域为均匀介质的各向异性传热情形、 岩石区权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 114707367 B 2域为非均匀介质的各向同性传热情形分别进行修 正； 对于岩石介质热传导 为各向异性的情形进行修 正的方法包括： S6‑2： 根据Onsagar不可逆热力学原理建立正交坐标系， 将其对称的导热系数二阶张量 转化为对角线形式， 进而将经典的各向同性瞬态热响应格林函数扩展至各向异性导热问 题， 根据单位强度的瞬态点源格林函数多维特性， 构造各向异性热传导的岩石介质中的热 响应格林函数为： ； 针对存在地下 水渗流的对流传热情形进行修 正的方法包括： S6‑3： 引入动坐标 ： ， 将中深层地埋管换热器 传热问题在动坐标系中描述如下： 其中， 为静止坐标， 为渗流速度； S6‑4： 将经典的瞬态点热源格林函数进行移动坐标代换， 进而构造适合描述含有渗流 情形的移动点热源格林函数： ； S6‑5： 对于存在地下水渗流的对流传热过程， 且岩石介质热传导为各向异性的情形， 构 造各向异性 导热的移动点热源格林函数： ； S6‑6： 对于岩石介质热传导为各向异性的情形， 构造钻孔外的岩石域在线热源脉冲下 的热响应：权　利　要　求　书 2/8 页 3 CN 114707367 B 3