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1.內(nèi)容簡介
能源隧道是一種嶄新的地溫能開發(fā)利用技術(shù)，其將傳統(tǒng)地埋管地源熱泵技術(shù)的熱交換管路直接植入在隧道初襯與復(fù)合式防水板之間或襯砌管片內(nèi)或隧道內(nèi)其他部位內(nèi)，與隧道圍巖進行熱交換，利用熱交換管內(nèi)的傳熱循環(huán)工質(zhì)與圍巖之間的溫差提取隧道圍巖中的地溫能，經(jīng)地源熱泵提升后，實現(xiàn)隧道附近建筑的供熱/制冷服務(wù)，并可用于寒區(qū)隧道的防凍加熱，以及高巖溫隧道的冷卻降溫。能源隧道具有承重和換熱雙重功能，解決了在城市中推廣地源熱泵技術(shù)的占地和成本高兩個主要障礙，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%以上。本專著共七章。第一章緒論，介紹了能源隧道概念及研究現(xiàn)狀；第二章隧道圍巖熱物性原位測試方法；第三章隧道襯砌換熱器傳熱現(xiàn)場試驗；第四章隧道襯砌換熱器傳熱模型試驗；第五章隧道圍巖地溫能熱傳遞理論模型及影響分析；第六章隧道襯砌換熱器傳熱數(shù)值計算模型及性能分析；第七章能源隧道應(yīng)用案例，介紹了國外和國內(nèi)典型工程案例。 本書可作為隧道與地下工程、暖通工程、巖土與地質(zhì)工程等專業(yè)從事地源熱泵系統(tǒng)勘察、設(shè)計、施工、測試的技術(shù)和科研人員的參考書，也可以作為相關(guān)專業(yè)研究生學(xué)科交叉研究的教材。
2.目錄
總序 前言
1緒論1 1.1研究意義1 1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3
2.1巖土熱響應(yīng)原位試驗8 2.1.1試驗原理8 2.1.2試驗設(shè)備9 2.1.3試驗流程12 2.1.4巖土熱物性參數(shù)計算方法14 2.2預(yù)鉆孔熱探頭巖土傳熱原位測試15 2.2.1預(yù)鉆孔熱探頭測試原理15 2.2.2預(yù)鉆孔熱探頭測試儀器16 2.2.3預(yù)鉆孔熱探頭測試方法19 2.3壓入式熱探頭巖土傳熱原位測試20 2.3.1壓入式熱探頭測試原理20 2.3.2熱導(dǎo)率計算模型21 2.3.3壓入式熱探頭測試方法23 2.3.4現(xiàn)場測試對比分析23 2.4小結(jié)24
3.1隧道貫通前的熱響應(yīng)試驗26 3.1.1試驗?zāi)康?6 3.1.2試驗儀器及原理26 3.1.3試驗方案27 3.1.4試驗結(jié)果分析28 3.2隧道貫通后的熱響應(yīng)試驗31 3.2.1試驗方案31 3.2.2試驗結(jié)果分析33 3.3小結(jié)38
4.1通風(fēng)和地下水滲流作用下的隧道襯砌熱交換器熱響應(yīng)模型試驗39 4.1.1試驗?zāi)康?9 4.1.2試驗原理39 4.1.3試驗儀器39 4.1.4模型試驗箱和材料39 4.1.5試驗工況42 4.2地下水滲流對隧道襯砌換熱器傳熱的影響43 4.2.1熱交換管入口溫度與圍巖地溫的溫差對熱交換量的影響43 4.2.2地下水滲流對熱交換量的影響43 4.2.3地下水滲流對地溫的影響45 4.2.4地下水滲流對洞壁溫度的影響47 4.2.5熱交換管布設(shè)形式對換熱量的影響48 4.3通風(fēng)和地下水滲流耦合作用下的隧道襯砌換熱器傳熱特性49 4.3.1通風(fēng)對出口溫度的影響49 4.3.2通風(fēng)對圍巖溫度的影響51 4.3.3通風(fēng)作用下的襯砌與洞內(nèi)空氣耦合傳熱分析52 4.4小結(jié)54
5.1考慮襯砌和隔熱層的隧道圍巖溫度場解析解56 5.1.1傳熱方程56 5.1.2定解條件57 5.1.3方程求解59 5.2隧道內(nèi)空氣溫度場的解析解64 5.2.1年溫度幅值的解析解64 5.2.2年平均溫度的解析解65 5.3與現(xiàn)有的解析解及隧道溫度場監(jiān)測數(shù)據(jù)對比驗證66 5.3.1與張耀解析解及監(jiān)測值對比67 5.3.2與Takumi解析解及監(jiān)測值對比68 5.4隧道圍巖地溫場參數(shù)分析69 5.4.1計算參數(shù)69 5.4.2洞口氣溫對隧道圍巖地溫場的影響69 5.4.3隧道長度對隧道圍巖地溫場的影響71 5.4.4隧道埋深對隧道圍巖溫度場的影響72 5.4.5洞內(nèi)風(fēng)速對隧道圍巖地溫場的影響73 5.4.6隔熱層厚度對隧道圍巖地溫場的影響74 5.5小結(jié)75
6.1傳熱耦合模型77 6.2模型求解及驗證80 6.3對流換熱對隧道襯砌熱工性能的影響82 6.4地下水滲流速度對熱交換器長期熱交換效果的影響87 6.5地下水滲流作用下的地溫恢復(fù)特性89 6.6小結(jié)91
7.1國外典型案例92 7.1.1意大利都靈市地鐵1號線能源隧道案例92 7.1.2奧地利能源隧道案例95 7.1.3德國能源隧道案例96 7.2國內(nèi)典型案例97 7.3小結(jié)99
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