刘吉营

河北工程大学能源与环境工程学院

摘要(Abstract)：

跨季节地下储热技术是解决可再生能源时空错配、实现建筑低碳供暖与区域能源梯级利用的核心技术，依托地下土壤多孔介质实现夏储冬用、冬储夏释的热能跨季调度。地下储热土体普遍处于非饱和多孔介质状态，储释热循环过程中温度场与水分场存在强烈双向交互作用，热湿耦合迁移效应显著影响土体热物性参数、储热效率与系统长期运行稳定性。针对当前跨季节地下储热研究中普遍忽略热湿双向耦合机制、单一传热理论无法精准表征系统运行特性的问题，本文系统开展非饱和多孔介质热湿耦合迁移的传热传质理论研究。阐明温度场与水分场的双向交互物理机制，厘清基质势、温度梯度、重力势多驱动力耦合下的水分迁移规律，揭示水-汽相变对热量传递的强化耦合路径；梳理并构建热湿耦合迁移核心理论模型，建立考虑相变潜热效应的耦合本构关系；系统剖析初始含水率、动态水分迁移对储热系统导热特性、储热能效的调控机制，阐明长期热湿循环引发的土壤热物性不可逆退化规律及其对系统长期服役性能的制约机理。研究结果表明，非饱和土体热湿耦合效应是决定跨季节地下储热系统瞬态传热特性与长期运行寿命的核心因素，相变潜热可显著强化多孔介质传热传质效率，合理调控土体初始含水率可有效提升系统储热能效，而长期热湿迁移引发的土体结构与热物性退化是制约系统长效稳定运行的关键瓶颈。本文构建的热湿耦合传热传质理论体系，完善了跨季节地下储热的基础理论框架，为系统参数优化、性能调控、长效运维提供坚实的理论支撑。

关键词(KeyWords)：跨季节地下储热；非饱和多孔介质；热湿耦合迁移；传热传质；相变效应；土壤热物性；储热能效

参考文献(References)：