西班牙瓦倫西亞瓦倫西亞理工大學 ITACA 研究所的一個研究小組開發了一種新型埋管熱交換器 (BHE) 設計，可以提高地熱熱泵系統的效率。

該研究成果已由 Urchueguia 等人以論文形式發表在《可再生能源》雜志上(https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119816)。論文題目為“利用先進材料的新三角葉幾何形狀經實驗驗證可在淺層地熱應用中增強傳熱”。

三角葉結構

新型 BHE 設計的核心元素是熱交換器的三角幾何形狀。這涉及使用三個高電導率衛星管，這些衛星管圍繞著一個低電導率內部回流管。根據研究人員的評估，與其他 BHE 設計(包括同軸、單 U 型管和雙 U 型管、螺旋和螺旋設計)相比，這種配置最有前景。

三角設計的示意圖如下所示。這種新型 BHE 配置的開發、設計和配方目前已獲得知識產權保護 (IP) 專利。

該設計的主要優勢在于其與傳統系統相比具有卓越的熱效率。這有助于降低安裝和運營成本，從而為地熱熱泵系統的部署(用于供暖和制冷)創造了新的機會。該方案還因使用創新材料而脫穎而出。

這項研究提供了一些極好的見解，說明如何通過改變熱交換器設計和使用創新材料來提高地熱熱泵系統的性能。在地熱熱泵系統被視為城市脫碳工作的關鍵且已被證明具有高度多樣化應用的時代，這一點尤為重要。