機(jī)場(chǎng)跑道循環(huán)熱流體法融雪除冰數(shù)值模擬

彭建國(guó)， 喬蘭， 李慶文， 張慶龍

(北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院， 北京 100083)

在中國(guó)北方，降雪持續(xù)3～4個(gè)月，如果無(wú)法及時(shí)清除積雪，將導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)在全年1/3的時(shí)間不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。為保證機(jī)場(chǎng)在冬季降雪天氣下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，開展冬季融雪除冰技術(shù)研究非常迫切。傳統(tǒng)的路面積雪、積冰的處置方式可分為物理處置法和化學(xué)處置法。由于機(jī)場(chǎng)跑道面積大，通常采用大型機(jī)械除雪設(shè)備，運(yùn)維成本高，冰雪清除效率低，難以保證冰雪的及時(shí)清除；而化學(xué)處置法在路面拋撒一些具有提高融雪能力的鹽類化合物，此類化學(xué)物質(zhì)對(duì)路面與汽車具有一定腐蝕性，同時(shí)會(huì)污染道路兩側(cè)土壤。因此，當(dāng)前融雪除冰新技術(shù)的研究主要聚焦于熱力融化法，熱力融化法作為一種清潔融雪方式，目前發(fā)展出導(dǎo)電混凝土、加熱電纜和循環(huán)熱流體3種方式[2]。

在熱力融化法領(lǐng)域，許多學(xué)者開展了深入的研究[3-8]。導(dǎo)電混凝土[9]以及加熱電纜[10]都是基于電熱除冰，電能作為二次能源，能源利用效率較低，火力發(fā)電作為電能產(chǎn)生的主要方式，環(huán)境污染危害大。在道路路面埋設(shè)換熱管道則是熱力融化法融雪除冰的另一種解決方式，其工作原理是采集淺層恒溫層地?zé)?，?jīng)過(guò)熱泵機(jī)組提高循環(huán)水溫度，通過(guò)循環(huán)水的流動(dòng)將熱量帶到路面，保證路面溫度始終高于0 ℃。該方法主要能量來(lái)源為淺層地?zé)崮?，相較于電熱除冰具有綠色無(wú)污染、能量?jī)?chǔ)量豐富與高效利用的特點(diǎn)，通常地源熱泵系統(tǒng)消耗1 kW的電能就可以使用戶得到3～4 kW的熱量或冷量[11]。目前，熱泵系統(tǒng)在溫度調(diào)節(jié)的應(yīng)用過(guò)程中已經(jīng)取得大量成果[12-14]，并發(fā)展出很多形式[15-16]。國(guó)外關(guān)于循環(huán)熱流體法融雪除冰的研究起步較早，開展了很多典型試驗(yàn)工程[17]。中國(guó)最早由朱強(qiáng)等[17]將地埋管系統(tǒng)運(yùn)用于高速公路，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)與計(jì)算。高青等[18]對(duì)太陽(yáng)能路面集熱與地下儲(chǔ)能過(guò)程進(jìn)行模型分析，研究逐年長(zhǎng)期地能利用和熱泵循環(huán)過(guò)程中的基本性能；李好等[19]采用數(shù)值模擬的方式研究換熱系統(tǒng)在一個(gè)完整的儲(chǔ)熱季和供熱季下，土壤溫變特性、系統(tǒng)能量損失和換熱效率隨時(shí)間的變化規(guī)律。

針對(duì)地埋管系統(tǒng)的換熱效率問題，學(xué)者們開展了大量工程技術(shù)研究，但在埋管排布形式、埋管系統(tǒng)的換熱均勻性方面研究則較少，在綜合考慮管道埋深、埋管排布形式、循環(huán)流體流速以及入口水溫基礎(chǔ)上給出提高換熱效率的方法。在探究鉆孔回填材料對(duì)系統(tǒng)換熱效率影響的基礎(chǔ)上，提出將建筑垃圾運(yùn)用于鉆孔回填，以期對(duì)建筑垃圾資源化利用有所裨益。

1 數(shù)值方法

1.1 計(jì)算模型的建立

換熱系統(tǒng)包括垂直取熱系統(tǒng)、水平供熱系統(tǒng)、熱泵機(jī)組以及各種環(huán)路集管，整體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。采用商業(yè)軟件COMSOL Multiphysics 5.6進(jìn)行建模，為方便研究，將水平供熱系統(tǒng)與垂直取熱系統(tǒng)分開單獨(dú)研究，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要將垂直取熱系統(tǒng)出口水溫進(jìn)行提升。在模型的建立過(guò)程中，假設(shè)系統(tǒng)在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，地溫均勻分布，外界環(huán)境參量不變。由于機(jī)場(chǎng)跑道面積較大，選取中心區(qū)域進(jìn)行模擬。在四周各邊界面上，由于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，假設(shè)為對(duì)稱邊界，法向熱流為零；上下表面則為熱通量邊界。各模型具體邊界設(shè)置情況根據(jù)實(shí)際換熱情況相應(yīng)簡(jiǎn)化，具體如下。

圖1 換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式Fig.1 Structure of heat exchange system

水平管道埋設(shè)于混凝土層，空間體長(zhǎng)寬高分別為22、15、1 m。混凝土下端為穩(wěn)定碎石基層，碎石基層與混凝土之間設(shè)置隔熱措施，簡(jiǎn)化為熱絕緣邊界，減少因傳導(dǎo)造成的熱量損失。由于混凝土導(dǎo)熱性能并不優(yōu)良，普通混凝土導(dǎo)熱系數(shù)大概1.8 W/(m·K)，添加了高導(dǎo)熱材料如石墨等的傳熱強(qiáng)化型混凝土[20]，其導(dǎo)熱系數(shù)也僅能達(dá)到2.4 W/(m·K)，由此造成垂直方向上水平埋管的熱響應(yīng)半徑較小，因此管道不宜埋置過(guò)深；由于該系統(tǒng)運(yùn)用于機(jī)場(chǎng)跑道，水平埋管的埋置深度以及混凝土的導(dǎo)熱性能的提升都受限于其對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道路基力學(xué)性能的影響，埋深過(guò)淺容易對(duì)路基力學(xué)性能產(chǎn)生影響。模擬以0.5 m的埋管深度為基礎(chǔ)進(jìn)行換熱分析，管材選用高密度聚乙烯，管壁導(dǎo)熱系數(shù)0.46 W/(m·K)，管徑36 mm。選取4種水平埋管形式，具體分布如圖2所示。

圖2 水平管道排布方式Fig.2 Arrangement of horizontal pipes

在垂直取熱系統(tǒng)換熱分析中，先選取單孔進(jìn)行三維換熱分析，隨后選取群孔中部水平截面位置進(jìn)行二維分析。換熱管道埋管形式如圖3(a)所示，鉆孔深34 m，埋置于地下2 m以下的土體空間，土體空間長(zhǎng)寬高分別為10 m、10 m、36 m。螺旋管半徑0.4 m，螺距0.3 m，入口水溫4 ℃，體積流量1 L/s。0～15 m的土體溫度從2～18 ℃進(jìn)行線性變化，隨后以3 ℃/100 m的速度遞增，土體溫度隨深度變化曲線如圖3(b)所示。

鉆孔周圍分別填充混凝土回填料、土體回填料、花崗巖回填料和磚體回填料，模擬10 d內(nèi)的換熱情況。對(duì)于換熱體中間層，其與近地端和遠(yuǎn)地端相距較遠(yuǎn)，有穩(wěn)定持續(xù)的熱流傳遞且避免了近地地表大氣的影響，可以認(rèn)為該土體層層間不存在縱向熱傳導(dǎo)，因此可以簡(jiǎn)化為二維形式；又熱流穩(wěn)定持續(xù)，可以視為恒定熱流。選取三維換熱體中的一個(gè)截面，換熱管群分布如圖4所示。土體初始溫度20 ℃，內(nèi)部均勻放置12根垂直換熱器，鉆孔直徑1.2 m，螺旋管半徑為0.4 m。螺旋管以100 W的功率向外傳導(dǎo)熱量。

圖3 垂直埋管Fig.3 Vertical buried pipe

圖4 換熱管群布置方式Fig.4 Arrangement of heat exchange tubes

1.2 物理場(chǎng)添加

在水平供熱系統(tǒng)模型的建立中采用固體傳熱與管道傳熱模塊進(jìn)行耦合傳熱，對(duì)模型進(jìn)行瞬態(tài)研究。

1.2.1 固體傳熱

控制方程：

(1)

(2)

(3)

邊界與初始條件：由于埋管系統(tǒng)具有高度對(duì)稱性，四周設(shè)置為對(duì)稱邊界，沒有熱流通過(guò)。底部設(shè)置隔熱措施，簡(jiǎn)化為絕熱邊界。路面設(shè)置為對(duì)流邊界，外界環(huán)境溫度為-10 ℃，地表與環(huán)境進(jìn)行對(duì)流傳熱，對(duì)流換熱系數(shù)為10 W/(m2·K)。初始時(shí)刻，地溫隨深度線性變化，從-1.1 ℃以0.5 ℃/m的速度逐漸升高。

1.2.2 管道傳熱

(1)控制方程：

(4)

式(4)中：et為流速單位向量;t為時(shí)間；fD為Darcy摩擦因子，隨雷諾數(shù)、壁面粗糙度以及管道形狀和尺寸而變化，流動(dòng)阻力模型采用Churchill摩擦模型，表面粗糙度0.001 5 mm；dh為管道特征長(zhǎng)度，由于管道為圓形截面，取管道內(nèi)徑為其特征長(zhǎng)度，m；A為以管道內(nèi)徑表示的截面積，m2；k為液體導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；u為循環(huán)流體流速，m/s。

(2)耦合方程：

Qwall=(hZ)eff(Text-T)

(5)

式(5)中：Qwall為穿過(guò)管道壁面的熱量，當(dāng)其為正值時(shí)，表示由土體向管道傳熱；Text為管道外壁溫度，即土體與管道的接觸面溫度，由固體傳熱分析獲得；1(hZeff)為等效熱阻(h為有效傳熱系數(shù)，Z為管道濕周，即管道截面內(nèi)徑周長(zhǎng))，該部分熱阻包括內(nèi)部膜阻、壁層熱阻及外部膜阻，主要為管道壁面邊界層造成的熱阻與管壁導(dǎo)熱熱阻；將固體傳熱計(jì)算獲得的溫度代入Text，以此實(shí)現(xiàn)固體傳熱與管道傳熱的耦合。

分別取30、40、50 ℃進(jìn)行入口水溫參數(shù)優(yōu)化，管道溫度初始值默認(rèn)與入口水溫相同。

1.3 網(wǎng)格剖分

由于管道尺寸較小但換熱環(huán)境空間太大，導(dǎo)致剖分網(wǎng)格時(shí)難以兼顧管道與土體空間的網(wǎng)格尺寸，造成了模擬研究的極大困難。在進(jìn)行管道傳熱計(jì)算時(shí)，忽略管道中流體流動(dòng)的狀態(tài)(但在計(jì)算摩擦阻力生熱一項(xiàng)時(shí)，以各準(zhǔn)則數(shù)表征流體流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而確定達(dá)西摩擦因子)，以平均速度代替管道截面速度，從而將管道簡(jiǎn)化為一條空間曲線，大大簡(jiǎn)化網(wǎng)格剖分難度。

在水平供熱系統(tǒng)網(wǎng)格剖分中，先進(jìn)行管道剖分，嚴(yán)格控制管道的網(wǎng)格剖分大小，采用極細(xì)化網(wǎng)格進(jìn)行剖分；再進(jìn)行土體的剖分，采用常規(guī)尺寸進(jìn)行自由四面體剖分。同時(shí)考慮到垂直方向上溫度梯度變化較大，為了保證垂直方向上溫度的解析精度，因此對(duì)垂直方向進(jìn)行5次常規(guī)細(xì)化。網(wǎng)格數(shù)量為111 040個(gè)，平均單元質(zhì)量0.450 9，每個(gè)模型計(jì)算時(shí)長(zhǎng)約45 min，溫度收斂誤差小于10-3。

2 結(jié)果與分析

2.1 水平供熱系統(tǒng)分析

2.1.1 管道埋深與埋管形式分析

圖5(a)為以蝸牛式埋管為例進(jìn)行的埋深優(yōu)化。將水平埋管區(qū)域向地面投影，形成方形域與圓形域，建立域內(nèi)的平均溫度探針。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，計(jì)算域內(nèi)平均值在初始階段都有一個(gè)急劇下降的過(guò)程，且下降速率大致相等。這是因?yàn)樵谙到y(tǒng)運(yùn)行初期，管道傳熱主要用于對(duì)混凝土進(jìn)行加熱，約10 h后混凝土內(nèi)部溫度擴(kuò)散均勻，地表開始緩慢持續(xù)升溫。當(dāng)?shù)乇頊囟壬咧? ℃以上以后，只需維持這個(gè)溫度即可，此時(shí)系統(tǒng)補(bǔ)充的熱量恰好彌補(bǔ)因自然對(duì)流以及融雪化冰而產(chǎn)生的熱損失。無(wú)熱源條件下，地表溫度不斷降低，且降低速率不斷趨緩。10 d時(shí)溫度接近-9.5 ℃，根據(jù)傅里葉傳熱定律，可以預(yù)知其穩(wěn)態(tài)溫度為-10 ℃，即空氣對(duì)流換熱的結(jié)果是使土體空間溫度等于環(huán)境溫度。管道埋深0.5 m，系統(tǒng)運(yùn)行10 d不同埋管形式溫度平均值隨時(shí)間變化情況如圖5(b)所示。結(jié)果顯示計(jì)算域內(nèi)平均溫度在-3.5～-2.5 ℃，說(shuō)明埋管形式對(duì)系統(tǒng)換熱效率有很大影響。

圖5 埋深和埋管形式對(duì)換熱的影響分析Fig.5 Analysis of the influence of buried depth and buried pipe form on heat exchange

2.1.2 換熱均勻性分析

埋管形式不僅影響系統(tǒng)換熱效率，而且對(duì)路面換熱均勻性有很大影響。管道埋深0.5 m，系統(tǒng)運(yùn)行10 d后地表溫度分布情況如圖6所示。根據(jù)其溫度分布情況大致可以判斷，阿基米德螺線式、曲流式以及蝸牛式埋管溫度均勻性較好，蛇式設(shè)計(jì)溫度均勻性較差。

為進(jìn)行地表?yè)Q熱均勻性評(píng)價(jià)，定義無(wú)量綱參數(shù)溫度偏移系數(shù)，參數(shù)計(jì)算公式為

(6)

式(6)中：T10為系統(tǒng)運(yùn)行10 d后域內(nèi)溫度；Tmean為域內(nèi)平均溫度；Tref為參考溫度，20 ℃，以攝氏溫度計(jì)；Acal為計(jì)算域面積，m2。

圖6 埋深0.5 m、運(yùn)行10 d后路面溫度分布情況Fig.6 Pavement temperature distribution after 10 days of operation with buried depth of 0.5 m

為分析換熱均勻性的具體影響機(jī)制，對(duì)管長(zhǎng)、管距、計(jì)算域面積、系統(tǒng)運(yùn)行10 d后域溫度平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。結(jié)果顯示，單位面積管長(zhǎng)值越大，溫度平均值越高，曲流式設(shè)計(jì)在計(jì)算域內(nèi)管長(zhǎng)達(dá)219.92 m，其平均溫度最高，為-1.488 3 ℃。綜合考慮溫度偏移系數(shù)與管距，結(jié)果顯示管道排布的均勻性以及管距的大小是影響溫度分布均勻性的主要原因。蝸牛式設(shè)計(jì)均勻性最好，為等距排布，其溫度偏移系數(shù)最低。其次是螺線式，由于螺線在極徑方向上長(zhǎng)度不斷增加，因此其均勻性較同為等距分布的同心圓分布差，因此其溫度偏移系數(shù)較蝸牛式分布大。綜合考慮各方面的影響因素，認(rèn)為螺線式分布管材用料少，溫度均勻性好，且在循環(huán)水的流動(dòng)中流動(dòng)阻力小，施工方便，因此工程實(shí)際中可以選取加密螺線排布形式的水平管道。

表1 不同排布形式溫度均勻性分析Table 1 Analysis on temperature uniformity of different arrangement forms

2.1.3 流體流速與入口水溫分析

在上述換熱均勻性分析以及管道埋深分析的基礎(chǔ)上，對(duì)入口水溫和循環(huán)流體流速進(jìn)行參數(shù)化掃描，探究入口水溫和循環(huán)液流速對(duì)換熱效率的影響，結(jié)果如圖7所示。水平管道埋深0.5 m，采用螺距0.5 m的加密螺線設(shè)計(jì)。結(jié)果顯示，在提高循環(huán)液流量至2 L/s時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行5 d地表溫度就能達(dá)到0 ℃；相對(duì)應(yīng)的循環(huán)液流量為0.5 L/s時(shí)，系統(tǒng)需要運(yùn)行10 d地表溫度才能接近0 ℃?？刂蒲h(huán)液流量為2 L/s，探究入口水溫對(duì)換熱效率的影響，結(jié)果顯示，入口水溫達(dá)到50 ℃時(shí)，大概1 d地表溫度就能接近0 ℃；入口水溫達(dá)到40 ℃時(shí)，大概2 d地表溫度能接近0 ℃。因此，采用多種方式進(jìn)行調(diào)峰處理可以達(dá)到換熱需求。

2.2 垂直取熱系統(tǒng)鉆孔換熱分析

2.2.1 鉆孔換熱分析

原狀土在未受擾動(dòng)下，系統(tǒng)運(yùn)行10 d后中心位置處的溫度場(chǎng)切面圖及不同深度位置處的溫度分布情況如圖8所示，結(jié)果顯示鉆孔周圍的溫度場(chǎng)發(fā)生了明顯的變化，其周圍存在大梯度的溫度分布。正是因?yàn)殂@孔周圍溫度急劇下降，導(dǎo)致系統(tǒng)換熱效率不斷降低。由于土體導(dǎo)熱性能不佳，周圍土體熱量難以及時(shí)傳導(dǎo)至鉆孔。為此，可以采用間歇運(yùn)行的工作模式，以緩慢回升鉆孔周圍土體溫度；同時(shí)，以導(dǎo)熱性較好的材料置換鉆孔周圍土體，提高系統(tǒng)的換熱效率。

圖7 不同參數(shù)對(duì)換熱的影響Fig.7 Influence of different parameters on heat transfer

回填材料作為換熱管道與土體之間的填充物，其填充密實(shí)度以及本身熱物性對(duì)系統(tǒng)換熱效率有很大影響。如圖9所示，在理想回填條件下，當(dāng)回填材料熱阻為零時(shí)，回填材料內(nèi)部溫度場(chǎng)瞬時(shí)平衡，這時(shí)回填材料的作用僅是耦合界面，換熱埋管直接與土體進(jìn)行熱交換，減少了中間的換熱途徑；在實(shí)際回填中，回填材料存在一定熱阻，這導(dǎo)致鉆孔內(nèi)部存在溫度梯度。當(dāng)回填材料熱阻非常大時(shí)，回填材料相當(dāng)于保溫隔熱層，熱量將難以及時(shí)在土體與循環(huán)液之間傳遞。因此需要選取合適的材料，盡可能降低鉆孔熱阻，實(shí)現(xiàn)土體與循環(huán)液之間熱量的快速傳遞。

圖8 中心位置處溫度分布Fig.8 Temperature distribution at the center

T0、T1、T2分別為各材料邊界處溫度；T3為土體空間任意點(diǎn)處土地溫度圖9 理想回填材料與實(shí)際回填材料對(duì)溫度場(chǎng)的影響Fig.9 Influence of ideal backfill material and actual backfill material on temperature field

2.2.2 鉆孔回填材料分析

分別采用混凝土、土體、花崗巖以及磚體作為鉆孔回填材料，系統(tǒng)運(yùn)行10 d后土體空間的熱響應(yīng)情況如圖10所示，4種材料具體熱物性參數(shù)如表2所示。結(jié)果表明當(dāng)回填材料導(dǎo)熱系數(shù)較低時(shí)，溫度擾動(dòng)區(qū)域僅局限于鉆孔周圍較小的區(qū)域；普通混凝土因其熱導(dǎo)率與土體大致相等，溫度擾動(dòng)范圍相近；花崗巖導(dǎo)熱系數(shù)較高，因而熱擴(kuò)散半徑也較大。上述土體空間水平中心截線處溫度分布情況如圖11所示?；◢弾r回填料導(dǎo)溫系數(shù)達(dá)到2.9 W/(m·K)，鉆孔內(nèi)部溫度均勻性較好，運(yùn)行10 d后中心處溫度僅達(dá)到21.15 ℃；傳熱性較差的磚體回填料中心處溫度則超過(guò)23.2 ℃，內(nèi)部聚集了大量的熱；混凝土回填料導(dǎo)溫系數(shù)與土體相當(dāng)，中心處溫度僅21.4 ℃，與花崗巖回填料中心處溫度相差不大，沒有出現(xiàn)明顯的熱聚集。

Hamada等[21]通過(guò)試驗(yàn)提出，當(dāng)回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)與地層導(dǎo)熱系數(shù)相接近時(shí)，不僅可以得到良好的換熱效果，而且可以有效防止地埋管間熱短路現(xiàn)象的發(fā)生，但是具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的回填材料會(huì)增加工程的造價(jià)成本，在一定程度上會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益的彰顯。這是因?yàn)榛靥畈牧汐@取的熱量也同樣來(lái)自周圍土體，假設(shè)不考慮回填材料的熱阻，土體的熱導(dǎo)率依然是制約換熱效率提升的重要因素。

圖10 不同回填材料對(duì)溫度場(chǎng)的影響 Fig.10 Influence of different backfill materials on temperature field

表2 回填材料物性參數(shù)Table 2 Physical parameters of backfill material

圖11 回填材料熱物性對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響Fig.11 Influence of thermal properties of backfill materials on temperature field distribution

在上述的分析中，混凝土以及花崗巖等建筑材料顯示出了較好的回填材料特性，對(duì)建筑垃圾進(jìn)行分類處理后，選取混凝土碎塊、建筑石材碎塊等材料，將其運(yùn)用于鉆孔回填是可行的。一方面，隨著中國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，建筑垃圾的產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。目前建筑垃圾的資源化利用發(fā)展緩慢，難以滿足當(dāng)前的建筑需求。將建筑垃圾循環(huán)利用于建設(shè)行業(yè)有助于實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的資源化利用；另一方面，將其運(yùn)用于路基系統(tǒng)，在達(dá)到一定密實(shí)度的條件下，既可用于提高系統(tǒng)的換熱效率，又可以起到碎石擠密樁的作用，形成復(fù)合地基提高地基承載力。

3 結(jié)論

將目前廣泛運(yùn)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域的地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)用于機(jī)場(chǎng)跑道，基于COMSOL固體傳熱與管道傳熱模塊，對(duì)水平供熱系統(tǒng)、垂直取熱系統(tǒng)以及鉆孔回填材料換熱性能進(jìn)行了模擬研究，得出如下主要結(jié)論。

(1)相較于與傳統(tǒng)埋管形式：蛇式、曲流式與蝸牛式，螺線式埋管具有換熱均勻性好，單位面積管長(zhǎng)用量少的優(yōu)點(diǎn)。

(2)影響水平供熱系統(tǒng)的主要因素為：埋管深度、埋管排布形式、循環(huán)流體流速以及入口水溫。通過(guò)綜合分析，認(rèn)為最佳埋深約為0.5 m，采用加密的螺線設(shè)計(jì)能獲得較好的換熱效果。

(3)通過(guò)改變循環(huán)水流速以及入口水溫，可以快速達(dá)到供熱期的換熱需求。

(4)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，鉆孔周圍存在大梯度的溫度分布，導(dǎo)致其換熱效率不斷降低。為此可以采用置換回填料與間歇運(yùn)行的方式保證系統(tǒng)的換熱效率。

(5)建筑垃圾具有較好的換熱性能，對(duì)其進(jìn)行分類處理后，選取混凝土碎塊、建筑石材等熱導(dǎo)率較好的材料，將其運(yùn)用于鉆孔回填具有一定的可行性，在滿足回填要求的條件下能起到換熱增強(qiáng)與提高地基承載力的雙重作用。