近日，西安交通大学建筑节能研究中心王沣浩教授团队在《Journal of  Energy Storage》（JCR Q1， IF=10.7、《Applied Energy》（JCR Q1， IF=12.2）等国际期刊上发表中深层地埋管地热系统性能分析相关论文。

研究背景

在“双碳”目标驱动下，中深层地埋管地热供热系统因具有占地面积小、取热量大、“取热不取水”等优势，在北方城镇清洁供热中受到广泛关注。然而，该系统钻井成本较高，长期连续取热易引起井周岩土温度衰减，影响系统运行稳定性与经济性。因此，有必要结合太阳能光热等可再生能源开展跨季节储热研究，在非供暖季将富余热量储存于地下岩土或储热单元中，供暖季释放利用，从而提升系统长期供热能力和运行灵活性。

论文主要内容

在《Journal of  Energy Storage》期刊上发表的论文题目为“Performance assessment and parameter optimization of a solar collector coupled deep borehole heat exchanger heating system with thermal energy storage”。团队针对中深层地热供热系统在运行过程中供热灵活性不足的问题，提出了一种耦合太阳能光热系统与储热水箱的混合供能方案，并基于TRNSYS-MATLAB 联合仿真平台开发了数值计算模型。依托该模型，团队进一步开展了系统长期运行性能分析与关键设计参数优化研究，揭示了不同运行与设计参数对系统供热性能和储热效果的影响规律。相关研究结论可为中深层地热供热系统的工程设计、运行优化及多能互补供热应用提供参考。土木系博士生杨雄为论文第一作者，蔡皖龙助理教授及王沣浩教授为论文通讯作者。

 

论文创新点：

论文提出了一种耦合太阳能光热系统与储热水箱的混合供能方案及设计框架，并开展了计算模型开发、长期性能分析及系统参数优化。

论文剪影 

图1 DBHE-TES-SC可再生能源供热系统设计优化框架以及性能分析方法

论文引用格式：

Xiong Yang, Yizhen Li, Wanlong Cai*, Jiewen Deng, Ji Li, Boyan Meng, and Fenghao Wang*. Performance assessment and parameter optimization of a solar collector coupled deep borehole heat exchanger heating system with thermal energy storage[J]. Journal of Energy Storage 170 (2026): 122742.

  

研究背景

双碳目标驱动下，地热能因具有储量巨大、分布广泛、性能稳定等特点，在北方城镇建筑清洁供热转型过程中受到广泛关注。相较浅层地源热泵系统，中深层地埋管地热供热系统具有占地面积小、取热量大等优势，同时其通过埋地金属套管内循环介质的闭式循环提取岩土中赋存的地热能，具有取热不取水的特点。但中深层地埋管地热系统钻井成本较高，亟需开展仿真计算模型开发及系统设计参数优化，从而在确保系统长期稳定运行的前提下降低投资成本。

论文主要内容

在《Applied Energy》期刊上发表的论文题目为“Seasonal geothermal energy storage and extraction using a deep borehole heat exchanger: An energy perspective analysis”。团队依托OpenGeoSys计算平台开展了中深层地埋管跨季节储热仿真模型以及能量分析框架开发。依托该模型，进一步开展了系统长期运行性能分析与关键设计参数优化研究，揭示了不同运行与设计参数对系统供热性能和储热效果的影响规律。相关研究结论可为中深层地埋管开展跨季节储热的工程设计、运行优化及多能互补供热应用提供参考。土木系博士生杨雄为论文第一作者，王沣浩教授及蔡皖龙助理教授为论文通讯作者。

论文创新点：

论文从能量迁移视角重新认识中深层地埋管跨季节取储热过程，揭示了深浅层岩土在长期储释热循环中的能量贡献与再分配机制，为提升深层地热系统可持续供热能力提供了新的分析框架。

论文剪影

 

图2 利用DBHE跨季节储热消纳可再生电力过程示意图

 

图3 典型储热参数下 DBHE 长期运行性能评估：有无跨季节储热条件下的年取热量、取热提升率与储热效率对比

论文引用格式：

Xiong Yang, Fenghao Wang*, Qing Xia, Boyan Meng, Yanlong Kong, Qiuwang Wang, Chaofan Chen, and Wanlong Cai*. Seasonal geothermal energy storage and extraction using a deep borehole heat exchanger: An energy perspective analysis[J]. Applied Energy 422 (2026): 128309.