隧道衬砌相变储能板

储能效率提升77.8%

将隧道衬砌换热器与相变板耦合，实现围岩低品位冷能的高效存储，为隧道冷能利用提供新途径。

Cao, Ziming · 张国柱 · Yuanhao, Wu · Jie, Yang · Yiming, Sui · 赵旭

Applied Thermal Engineering 2023

参数信息

冷能存储效率提升幅度（PCM导热系数每增加1 W/(m K)）

77.8 %

冷能存储效率提升幅度（PCM熔化温度每升高4 ℃）

34.1 %

冷能存储效率提升幅度（围岩温度从10 ℃降至1 ℃）

68.5 %

技术优势

耦合传热模型

建立了隧道衬砌地埋管与相变材料板耦合传热的三维模型，可用于分析不同参数下的冷能存储性能。

储能效率大幅提升

PCM导热系数增加1 W/(m K)、熔化温度升高4℃时，冷能存储效率分别提升77.8%和34.1%。

低温差下仍高效储冷

围岩温度从10℃降至1℃时，冷能存储效率提升68.5%，表明在较小温差下也能高效存储冷能。

幂函数关系

冷能存储时间与温差呈幂函数关系，可据此预测储能性能。

应用场景

• 隧道冷能利用：将隧道围岩中的冷能收集并存储，供隧道内部或邻近建筑使用。
• 低品位热能存储：存储低品位冷能，提升能源利用效率，减少高品位能源消耗。
• 地下空间热管理：通过存储和释放冷能，调节地下空间温度，改善热环境。
• 隧道衬砌换热：利用隧道衬砌换热器提取围岩冷能，与相变板结合实现高效储能。