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基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法技术

技术编号:46066036 阅读:9 留言:0更新日期:2025-08-11 15:53
本发明专利技术公开了基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,包括:通过整合实验室测试、现场勘探及文献数据,构建结构化热物性参数数据库,涵盖导热系数、比热容、热扩散系数等关键参数。结合缩尺物理实验与多参数耦合数值仿真,验证并扩展传热模型;利用随机森林、神经网络等机器学习算法,建立热物性参数与能源竖井换热效率的非线性预测模型,量化参数贡献度并定义适配性阈值。通过钻孔勘探数据与数据库的相似度匹配,推荐最优地层深度,最终集成云端智能平台,实现实时数据更新、在线计算及施工建议。根据本发明专利技术,显著提升能源竖井地源热泵系统开发中地层适配性评估的精度,显著提升了地热能开发效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地源热泵系统优化设计与地下能源高效利用的,特别涉及基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法


技术介绍

1、在地热能开发中,传统地源热泵系统(如水平埋管或垂直u型管)通常依赖浅层地热资源,其换热性能受限于均匀地层假设及经验性参数选择,对地层热物性参数的适配性要求相对宽泛。然而,能源竖井作为一种新型高效换热结构,其深度更大、与地层的接触面积显著增加,且需通过特定地层的高效热交换实现能量提取与存储。这一特殊性要求必须精准筛选具有适宜导热系数、热扩散率及热容量的地层,并优化竖井部署的深度与位置,以避免热失衡、效率衰减或施工成本激增。

2、当前,能源竖井的工程实施仍面临以下瓶颈:首先,传统方法依赖局部勘探数据或单一热物性参数(如导热系数)进行地层评估,忽视了多参数耦合作用及非线性传热效应,导致竖井换热效率预测偏差;其次,现有数值仿真模型(如有限元分析)难以动态量化地层非均质性、深度梯度变化对竖井长期性能的影响;此外,缺乏针对能源竖井的智能评估体系,无法基于多源数据与机器学习快速匹配最优地层参数阈值,施工决策仍依赖人工经验,效率低下本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述结构化热物性参数数据库通过实验室测试、现场勘探及文献整合,收集各类土及岩石的导热系数、比热容、热扩散系数的热物性参数构建。

3.如权利要求2所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述结构化热物性参数数据库按照地层类型、岩石类型、深度范围以及地理区域进行分类。

4.如权利要求1所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述步骤S2中...

【技术特征摘要】

1.基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述结构化热物性参数数据库通过实验室测试、现场勘探及文献整合,收集各类土及岩石的导热系数、比热容、热扩散系数的热物性参数构建。

3.如权利要求2所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述结构化热物性参数数据库按照地层类型、岩石类型、深度范围以及地理区域进行分类。

4.如权利要求1所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述步骤s2中缩尺物理实验具体为根据目标地层条件设计缩尺物理模型,采用透明亚克力材料制作竖井模型,内部填充模拟地层材料。

5.如权利要求4所述的基于地层热物性智能分析的能源竖井换热效率优化方法,其特征在于,所述步骤s2中多参数耦合数值仿真具体为使用comsol multiphysics软件,配置多物理场耦合分析,输入实验数据,建立三维传热模型,模拟换热过程;设...

【专利技术属性】
技术研发人员:周洁王鑫王文佑刘成君周华德班超石振明龙桥波
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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