压缩机 冷水 蒸发番 冷凝器岩士介质 膨胀阀 热水 图7地源热泵系统示意图 在地下换热器的计算中,采用的模型包括无限长线热源模型、有限长线热源模型、空心 圆柱热源模型以及实心圆柱热源模型等,理论热源模型无法计算管内流体的温度,只能用来 估算岩土体的温度响应。随着数值计算能力的提升,为弥补解析解在近似和假设上的缺陷, 取得更精细的模拟效果,通常采用数值模型,如有限差分模型、有限体积模型、有限元模型 等。在给定相关热物性参数后建立数值模型,模拟地下换热器的传热过程。国内外已有很多 利用 FLUENT、MARC、 ANSYS等有限元软件对地下换热器进行模拟的例子。 2.地源热泵在隧道中的应用 世界上首次在隧道中应用该技术的国家是奥地利,对 Lainzer隧道的LT24区间(明挖法) LT22区间(新奥法)、维也纳地铁2号线的部分车站及区间进行了相关试验,取得了初步成果 1s。设计将深基础结构如桩、地下连续墙、基础底板以及隧道结构用作热交换元件,通过 地下结构获得的地热能主要用于地铁车站管理用房、地下商场的供暖和制冷。在英国热泵系 统被用于降低地铁运营过程中车厢温度,提高乘客的舒适度1。研究表明车辆制动和大量 客流会在地铁中产生大量热量,应用热泵系统可以有效降低隧道中的温度,通过热泵系统所 提取的热量还可被地表建筑所利用。 Ampofol20通过对英国维多利亚车站(Ⅴ ictoria tube station)的地下水热泵系统(如图8所示)的分析发现热泵系统在制冷效率、使用成本和低 碳环保方面均优于普通空调系统。我国地铁及隧道中地源热泵的应用仍然处于探索阶段,众 多国内学者对上海、成都等不同地区地铁车站中的热泵应用进行了分析研究P2127。 变速泵 通过钻孔重新 注入地下河 隧道 列车台 热气 集散大厅 图8英国地铁利用地下水热泵系统降温示意图2 以上研究大多针对普通气候地区,在寒区热泵则主要用于制热以缓解由于温度过低对结 构造成的危害。针对寒区隧道的研究正处于起步阶段829,地源热泵可充分利用蕴藏于岩土压缩机 蒸发器 冷凝器 膨胀阀 岩土介质 冷水 热水 图 7 地源热泵系统示意图 在地下换热器的计算中，采用的模型包括无限长线热源模型、有限长线热源模型、空心 圆柱热源模型以及实心圆柱热源模型等，理论热源模型无法计算管内流体的温度，只能用来 估算岩土体的温度响应。随着数值计算能力的提升，为弥补解析解在近似和假设上的缺陷， 取得更精细的模拟效果，通常采用数值模型，如有限差分模型、有限体积模型、有限元模型 等。在给定相关热物性参数后建立数值模型，模拟地下换热器的传热过程。国内外已有很多 利用FLUENT、MARC、ANSYS等有限元软件对地下换热器进行模拟的例子。 2.地源热泵在隧道中的应用 世界上首次在隧道中应用该技术的国家是奥地利，对Lainzer隧道的LT24区间（明挖法）、 LT22区间(新奥法) 、维也纳地铁2号线的部分车站及区间进行了相关试验，取得了初步成果 [17,18] 。设计将深基础结构如桩、地下连续墙、基础底板以及隧道结构用作热交换元件，通过 地下结构获得的地热能主要用于地铁车站管理用房、地下商场的供暖和制冷。在英国热泵系 统被用于降低地铁运营过程中车厢温度，提高乘客的舒适度[18] 。研究表明车辆制动和大量 客流会在地铁中产生大量热量，应用热泵系统可以有效降低隧道中的温度，通过热泵系统所 提取的热量还可被地表建筑所利用[19] 。Ampofo[20] 通过对英国维多利亚车站（Victoria tube station）的地下水热泵系统（如图8所示）的分析发现热泵系统在制冷效率、使用成本和低 碳环保方面均优于普通空调系统。我国地铁及隧道中地源热泵的应用仍然处于探索阶段，众 多国内学者对上海、成都等不同地区地铁车站中的热泵应用进行了分析研究[21-27] 。 图 8 英国地铁利用地下水热泵系统降温示意图[20] 以上研究大多针对普通气候地区，在寒区热泵则主要用于制热以缓解由于温度过低对结 构造成的危害。针对寒区隧道的研究正处于起步阶段[28,29] ，地源热泵可充分利用蕴藏于岩土