道路路基中地源热泵供暖与可持续城市排水系统的全面示范

本文提出了并全面展示一种新型能源地质结构（“气候之路”），该系统结合了地源热泵（GSHP）与可持续城市排水系统（SUDS），同时利用碎石路基作为能源和雨水滞留池。气候道路长度为50米×8米×1米（分别为长、宽、深），路基内嵌有800米地热管道，作为GSHP的热收集器，为附近幼儿园提供家庭热水和空间供暖。2018年至2021年运营数据的模型分析显示，可持续年发热量约为每米道路0.6兆瓦时，COP为2.9至3.1。雨水持续渗入路基，使可提取热量比零渗入情况增加约17%。利用开发的模型进行情景分析，我们发现，从三栋独栋住宅抽取雨水并将30%的年供暖消耗储存在路基中，预测可提取能源比零渗透且无季节性储能时提高56%。气候道路能够全年为三栋新独栋住宅提供供暖、制冷和雨水管理。编译 陈讲运

结论

气候之路为雨水管理和家庭供暖和制冷提供了替代单一系统的替代方案。它作为完全分散式多功能第五代区域供热和制冷电网的基础，并为污水公用事业提供了额外的滞水能力，而无需任何区域使用。气候道路采用了GSHPs，相较于ASHP，尤其是在冬季最冷的日子里，效率优于ASHPs。此外，气候之路消除了表面风扇热交换器的需求，因为这些热交换器可能被认为既吵闹又美观不佳。最后，热收集器热管无需单独放置在各个地块上。

参数研究表明，考虑到的降雨渗入地下水流量，似乎并未显著影响气候道路季节性能源储存的可能性，否则这会成为一个问题。季节性能源储存的增加确保了三处新住宅的供暖需求能够由气候之路充分满足。如果考虑冷却需求，主动冷却很可能是必要的，以提供合理的性能，因为夏季盐水温度相当高。建筑中多余的热能从夏季持续到冬季储存在路基中，为季节性能源储存提供了经济实惠的机会。利用地下作为热储存，确保全年保持相对较高的源温，尤其是在冬季最寒冷的日子里。这样，低性能ASHP导致电力消耗峰值的可能性被有效降低。

本研究旨在实现技术的证明，而非商业的证明。气候公路在路基建设过程中，显然带来了一些初步投资的节省。然而，传统路基通常仅有50厘米深，必须额外挖掘50厘米，以确保足够的延滞能力，并且冬季季节性地表温度变化不会显著侵蚀热性能。这些额外成本必须在气候之路的商业案例研究中予以考虑。还有一些关键决策，涉及所有权和运营模式。供暖系统通过水渗透显著受益，引发了关于如何在区域供热公司和污水公用事业之间分配初始投资和可变成本的讨论。

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