劉佳欣，韓嬋娟，蔡國慶

1）上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海200240；2）上海市公共建筑和基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化運維重點實驗室，上海200240；3）北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京100044

寒區(qū)隧道的凍害問題如襯砌開裂、洞門開裂、排水溝凍結(jié)和掛冰等，輕則影響隧道的正常運營，重則對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性的損害而使其報廢．誘發(fā)凍害的原因主要有滲漏水、極端天氣和凍脹作用等［1］．在嚴(yán)寒地區(qū)隧道工程中常采用雙側(cè)保溫水溝和中心深埋水管等排水防凍措施，盡管能夠有效防止隧道凍害，但不能完全避免其發(fā)生，隧道洞口排水溝仍會凍結(jié)一段時間．目前，常用的防治隧道凍害問題的方法有保溫材料法、防排水法、防寒門法、空氣幕法、陽光棚法、圍巖注漿法和加熱法等［2］．其中，加熱法一般為電加熱或者使用燃煤鍋爐暖氣加熱，雖然能根除凍害問題，但經(jīng)濟(jì)效益不高且會造成環(huán)境污染．能源隧道作為從地層中提取淺層地溫能給建構(gòu)筑物供暖制冷的一項嶄新的節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用，在防治寒區(qū)隧道凍害問題上具有很大前景．

能源隧道的核心是地源熱泵技術(shù)，后者是利用地球表面淺層土壤中的淺層地溫能作為冷（熱）源，實現(xiàn)建筑物夏季制冷、冬季供暖的一種高效、環(huán)保節(jié)能技術(shù)，可有效緩解建筑能耗對化石燃料的依賴，促進(jìn)節(jié)能減排［3］.地源熱泵技術(shù)在中國有較好的適宜性［4］，目前，中國31個城市均有相關(guān)工程［5］.

2006年，奧地利學(xué)者BRANDL等［6］研發(fā)了能源土工布用于能源隧道中熱交換管的鋪設(shè)．NICHOLSON等［7-8］對倫敦橫貫鐵路工程進(jìn)行了詳細(xì)的能源隧道的系統(tǒng)設(shè)計，包括布置在隧道襯砌內(nèi)埋管的管徑、管間距、布置形式以及成本等參數(shù)的設(shè)計計算．2015年，利用地溫能加熱隧道洞口的水平埋管換熱系統(tǒng)成功應(yīng)用于日本的Nanaori-Toge隧道［9-10］．2016年，BARLA等［11］對意大利都靈地鐵1號線能源隧道采熱系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化，分析了能源隧道技術(shù)對周圍環(huán)境影響的可持續(xù)性．2019年，COUSIN等［12］分析了隧道能源分段襯砌的能源性能和經(jīng)濟(jì)可行性，指出在進(jìn)行合理分析和設(shè)計的前提下，能源隧道分段襯砌技術(shù)是建筑環(huán)境可再生能源供應(yīng)的一項突破性技術(shù)．

中國對于能源地下結(jié)構(gòu)的研究始于21世紀(jì)初．夏才初等［13］對能源地下結(jié)構(gòu)的傳熱理論及設(shè)計方法進(jìn)行了研究分析，得到了寒區(qū)隧道溫度場解析解，與相關(guān)施工單位建成了一批能源地下結(jié)構(gòu)的項目，其中包括內(nèi)蒙古高速公路扎敦河能源隧道和博牙高速林場能源隧道［3］．張國柱等［14-16］考慮襯砌結(jié)構(gòu)和熱源的影響，建立了能源隧道取熱段圍巖的傳熱數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)物理方法，得到了寒區(qū)隧道軸向及徑向溫度分布理論解及取熱段溫度場解析解，并通過巖土熱響應(yīng)測試證明了模型的準(zhǔn)確性．

本研究利用Comsol多物理場耦合有限元軟件和Matlab數(shù)學(xué)軟件，針對某嚴(yán)寒地區(qū)山嶺隧道隧址的地層和氣候條件建模，計算得到當(dāng)?shù)爻跏嫉貙訙囟确植己投纯诒囟嗡韫崃?，選取最小取熱段長度及對應(yīng)的最優(yōu)取熱段位置，最后選取了3個換熱管設(shè)計參數(shù)，分析其對傳熱特性的影響，并對不同參數(shù)下取熱段長度及位置的選取進(jìn)行對比．

1 模型概述

1.1 隧道信息

本研究的山嶺隧道位于中國內(nèi)蒙古卓資縣，隧址區(qū)屬中溫帶亞干旱蒙東區(qū)，日均溫度分布請掃描論文頁末右下角二維碼查看圖S1．年平均氣溫為4℃，最冷月平均氣溫為-15.9℃，最低氣溫為-38.2℃，最大凍結(jié)深度為246 cm．隧道全長為3 380 km，最大埋深為402 m，斷面面積為143 m2，屬于特大斷面、特長隧道．隧道中部為單圓拱，跨度13.8 m，采用新奧法（new Austrian tunnelling method，NATM）開挖，復(fù)合式襯砌支護(hù)，拱頂初襯厚度350 mm，仰拱位置初襯厚度850 mm，二襯厚度500 mm．隧道中部位于弱風(fēng)化大理巖中，圍巖等級為Ⅲ級，埋深大于100 m．

為避免隧道出現(xiàn)局部凍結(jié)，本研究將氣溫低于0℃的時間定義為該隧道洞口段的一個標(biāo)準(zhǔn)供暖季．

1.2 有限元模型

本研究利用Comsol軟件，建立針對能源隧道地源熱泵型熱交換系統(tǒng)的三維仰拱埋管傳熱模型，如圖1．其中，襯砌圍巖和換熱管的傳熱過程應(yīng)用固體傳熱和非等溫管道流模塊模擬，隧道內(nèi)壁與洞內(nèi)空氣的換熱利用熱對流邊界條件描述．隧道的具體材料參數(shù)見表1［17-18］.

表1 隧道材料參數(shù)［17-18］Table 1 List of material parameters［17-18］

圖1 仰拱埋管熱交換系統(tǒng)能源隧道三維模型Fig.1 3D model of energy tunnel of heat transfer systemburied in inverted arch

2 取熱段位置選取

隧道取熱段位置的選擇需要同時考慮保溫段長度和取熱段長度，鑒于工程實踐中保溫段長度是相對固定的，為了降低成本，取熱段長度應(yīng)盡量減小．

隧道取熱段的熱交換管利用循環(huán)介質(zhì)與管外圍巖的溫差吸收圍巖中的地溫能，當(dāng)管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)入口溫度一定時，隧道圍巖地溫越高，熱交換管換熱效率越高，提取的地溫能越多，所需取熱段長度越短．而當(dāng)氣象條件和工程條件一定時，隧道圍巖地溫主要受隧道埋深的影響，即隧道埋深越深，地溫越高．此外，隧道取熱段距洞口越遠(yuǎn)，圍巖與洞內(nèi)空氣對流換熱系數(shù)越小，散熱量越小，取熱能力則越強．因此，隧道取熱段應(yīng)布置在平均地溫盡量大、距洞口盡量遠(yuǎn)的位置，并且綜合考慮循環(huán)介質(zhì)的熱損耗量，以減少取熱段長度．

本研究中，隧道取熱段長度是根據(jù)地溫與埋深的關(guān)系，利用隧道取熱段每延米取熱量對隧道取熱段長度積分滿足保溫段所需總供熱量的關(guān)系而獲得的．因此，取熱段長度的確定需要：①獲得隧道軸線位置的年均溫度分布曲線；②明確地溫與換熱量的數(shù)學(xué)關(guān)系；③計算隧道洞口保溫段所需供熱量以及傳輸過程中的熱量損耗．

2.1 隧道軸線年溫度分布曲線

土壤溫度變化主要受氣溫變化影響，其日振幅隨著深度的增加而減小，相位也逐漸落后．如果將土壤溫度振幅小于0.1℃的土層視為恒溫層，則恒溫層深度H［19］可表示為

其中，φ為常數(shù)，本研究取0.51；tamax為年最高日均氣溫，本研究取23.9℃；tamb為年均氣溫，本研究取4℃；ε為恒溫層溫度振幅，本研究取0.1℃；a為土壤熱擴(kuò)散系數(shù)，本研究取8.88×10-7m2·s-1；τ0為年周期時間，本研究取365 d．

由式（1）可得，本研究隧址區(qū)恒溫層埋深約在18 m以下，恒溫層溫度為7℃．結(jié)合隧道縱斷面圖可得，隧道取熱段最大埋深402 m，最小埋深160 m，遠(yuǎn)大于恒溫層埋深．

為了進(jìn)一步確定地層溫度，本研究首先采用數(shù)值計算的方法［20］得到了隧道貫通前后軸線縱斷面溫度分布情況（圖2）．其中，里程為張家口至呼和浩特方向．該溫度分布充分考慮了沿線的地層分層和水平圍巖性質(zhì)不均的影響，忽略了斷層的影響．然后，從斷面分布圖中提取隧道沿線的溫度數(shù)據(jù)，繪制出隧道軸線位置地層年均溫度分布曲線，如圖3．

圖2 隧道縱斷面年均溫度等溫線圖Fig.2 Average annual temperature isotherm of tunnel longitudinal section

圖3 隧道軸線位置地層年均溫度分布曲線Fig.3 Average annual temperature distribution along tunnel axis

2.2 初始地溫對取熱效率的影響

為了研究初始地溫對隧道地源熱泵型內(nèi)埋管換熱系統(tǒng)取熱效率的影響，本研究依次計算圍巖地溫為3.5、7.0、10.5和14.0℃時的取熱功率．

隧道內(nèi)埋管換熱系統(tǒng)的取熱功率可用一個供暖季內(nèi)每隧道延米的內(nèi)埋管換熱系統(tǒng)換熱量Q代表，計算公式為

其中，cp為水的恒壓熱容，取4.2×103J·kg-1·℃-1；ρ為水的密度，取1 000 kg·m-3；q為管內(nèi)流體流量，q=upA；up為管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速；A為管道截面積；Δt為管內(nèi)流體進(jìn)出口溫差．

標(biāo)準(zhǔn)供暖季隧道每延米平均取熱功率隨地溫變化曲線見圖4.由圖4可見，初始地層溫度對取熱量有顯著影響，標(biāo)準(zhǔn)供暖季內(nèi)平均取熱功率Qˉ與地溫θg基本滿足線性關(guān)系，即Qˉ=5.8θg+19.8．相對于14℃的缺省值，初始地溫為3.5、7.0和10.5℃時，隧道取熱段取熱功率分別減少了60.3%、23.1%和19.2%．因此，在工程實踐中，考慮到隧道埋深越深，圍巖地溫越高，隧道圍巖取熱量將越大，熱交換管應(yīng)盡量布置在隧道埋深較深的部位．

圖4 標(biāo)準(zhǔn)供暖季每隧道延米平均取熱功率隨地溫變化曲線Fig.4 Variation curve of average heating power per linear meter in standard heating season

2.3 洞口保溫段所需供熱量計算

洞口段冬季保暖所需供熱量由隧道每延米所需供熱量、供熱段隧道長度和熱量損耗決定．

2.3.1 洞口段每隧道延米熱負(fù)荷

由于隧道洞內(nèi)和地面空氣溫度是決定隧道結(jié)構(gòu)溫度的主要因素，可以假設(shè)洞口段每隧道延米防凍保溫所需熱負(fù)荷q(t)隨空氣溫度以年為周期按正弦函數(shù)變化，總熱負(fù)荷［3］，為

其中，qmax為隧道防凍保溫所需的最大供熱負(fù)荷；φ為負(fù)溫度年曲線與正弦函數(shù)之間的相位差；t1和t2為系統(tǒng)工作起止時間．

本研究中，首先將空氣溫度低于零度的時間作為工作時間，即t1=296 d，t2=455 d．為獲得最大供熱負(fù)荷qmax，將換熱管簡化為熱源，采用不同的熱功率來分析熱交換管對雙側(cè)保溫水溝、中心深埋水管和初襯的加熱效果．然后，以雙側(cè)保溫水溝、深埋中心水管內(nèi)平均水溫及初襯測點位置供暖季溫度不出現(xiàn)負(fù)溫為目標(biāo)，計算得到每延米隧道保溫段所需供熱負(fù)荷．

圖5為隧道洞口段橫斷面二維平面數(shù)值模型．該模型綜合考慮了換熱管與圍巖的換熱過程，以及洞壁與洞內(nèi)空氣的對流換熱過程．

圖5 隧道洞口段橫斷面二維平面數(shù)值模型Fig.5 2D plane strain finite element model of tunnel portal section

供暖季隧道每延米不同加熱功率下測點溫度變化曲線見圖6.由圖6（a）可見，當(dāng)隧道雙側(cè)排水溝內(nèi)換熱管的供熱功率達(dá)到15 W每延米時，供暖季內(nèi)不再有結(jié)冰的危險．由圖6（b）和圖6（c）可見，當(dāng)供熱功率分別為10 W和25 W時，深埋水管和襯砌排水系統(tǒng)不再有結(jié)冰風(fēng)險．因此，為了避免隧道保溫段的結(jié)冰風(fēng)險，所需總供熱量應(yīng)該大于三者所需供熱功率之和，即50 W每延米．

圖6 供暖季每隧道延米不同加熱功率下測點溫度變化曲線Fig.6 Temperature variation curves of measuring points under different heating powers per linear meter in heating season

2.3.2 保溫段基礎(chǔ)長度

隧道保溫段設(shè)置長度L(保溫段)可由HITOSHI Kurokawa［21］經(jīng)驗公式計算求得，

其中，θ為洞口最冷月的月平均溫度，本研究隧道取-15.9℃．

由式（4）可得，隧道保溫段長度L=823.6 m．葉朝良等［22］統(tǒng)計了中國35座季節(jié)性凍土隧道溫度場的實測結(jié)果，指出HITOSHI Kurokawa經(jīng)驗公式得到的結(jié)果普遍小于實際保溫段設(shè)置長度，可將其視為保溫段長度設(shè)置下限．因此，本研究的隧道取保溫段長度為824 m．

2.3.3 隧道熱量損耗

隧道取熱段與保溫段之間由分、集水管路相連接，由于管內(nèi)流體與洞內(nèi)空氣存在溫差，管內(nèi)流體的熱量損耗不可避免，分、集水管路越短，其外側(cè)包裹的保溫材料隔熱性能越好，則管內(nèi)流體的熱量損耗越少，越有利于系統(tǒng)能效的提高．

熱量損耗Δq()t可根據(jù)管壁內(nèi)外側(cè)的溫差計算為

其中，p為管內(nèi)壁周長，對于管徑為50 cm的分、集水管，本研究取157 cm；λ1為保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，本研究取0.03 W·m-2·K-1；Lp為共同溝內(nèi)分、集水管低溫耗熱段總長，本研究取兩倍保溫段長度1 648 m；Δt為管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)與管內(nèi)壁平均溫度之差，本研究取平均溫差4℃．由此，可計得整個供熱季內(nèi)分、集水管耗熱量為310.3 W（即保溫段供熱量為0.2 W每延米）．

綜上所述，隧道洞口保溫段1個供暖季內(nèi)所需熱負(fù)荷Qneed為50.2 W每延米．

2.4 取熱段選取

模擬退火算法是一種基于蒙特卡羅迭代求解法的啟發(fā)式全局優(yōu)化算法．退火過程由衰減控制參數(shù)、衰減因子和控制參數(shù)下的最大迭代次數(shù)和停止條件（控制參數(shù)t的終值）控制．由圖2和圖3可知，隧道埋深沿隧道軸線方向依地形呈不規(guī)則變化，地溫沿隧道軸線也呈現(xiàn)出不規(guī)則非對稱分布的情況．對于具有局部極值的初始地溫曲線，使用普通的搜索算法通常會使結(jié)果跳入局部極值的“陷阱”中，從而得到局部最優(yōu)解，而模擬退火算法能夠有效避免此類情況發(fā)生．因此，本研究采用模擬退火算法實現(xiàn)隧道最優(yōu)取熱段起始位置及最小取熱段長度的求解，計算流程圖請掃描論文末右下角二維碼查看圖S2．

由2.2節(jié)可知，標(biāo)準(zhǔn)供暖季內(nèi)平均取熱功率Qˉ(x)與地溫Tg(x)滿足Qˉ(x)=5.8Tg(x)+19.8．

由于取熱段位置不能覆蓋保溫段位置，取熱段起始位置的取值范圍D為824～2 556 m．在尋找最優(yōu)取熱段位置過程中，目標(biāo)函數(shù)為

由式（6）所得最優(yōu)取熱段位置和長度如圖7及圖8.其中，取熱段長度最小為796 m，取熱段起始位置距洞口1 326 m，與兩側(cè)保溫段末端距離分別為502 m及434 m．

圖7 模擬退火算法找到的最優(yōu)取熱段起始位置Fig.7 The optimal starting position of the heat extraction section found by simulated annealing algorithm

圖8 取熱段及保溫段位置示意圖Fig.8 Schematic diagram of heat extraction section and heat preservation section

3 最優(yōu)化設(shè)計影響因素分析

隧道內(nèi)埋管換熱器的取熱效率及取熱段位置的選擇除了受初始地溫和當(dāng)?shù)貧夂虻茸匀粭l件影響外，還受一些可控因素的影響，如換熱管入口水溫、管內(nèi)流體流速及管間距等．本研究擬通過對上述可控因素開展敏感性分析，厘清其對取熱效率及取熱段位置選擇的影響規(guī)律．試驗方案如表2．

表2 試驗方案1）Table 2 Test scheme

3.1 熱交換管間距

為了分析不同埋管間距S對取熱功率和取熱段設(shè)計的影響，本研究中S分別取0.4、0.5、0.6和0.7 m，對應(yīng)仰拱埋管系統(tǒng)的總管長分別為226.14、194.78、162.16和146.49 m．根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》［23］，埋管選用公稱外徑為25 cm聚乙烯管，壁厚取2.3 mm．不同的埋管間距下熱交換管的幾何模型如圖9．標(biāo)準(zhǔn)供暖季不同設(shè)計參數(shù)下取熱功率如圖10．相對于S=0.5 m，S=0.4、0.6和0.7 m時，總管長變化為16.1%、-16.7%和-24.8%，而取熱功率變化僅為0.14%、-2.20%和-2.75%．因此，考慮到減小埋管間距（增大埋管長度）會增加安裝成本，但是系統(tǒng)取熱量變化不大，當(dāng)埋管間距從0.4 m增至0.7 m時，取熱段最小長度僅減少了約2%，在工程實踐中，最優(yōu)的地埋管間距應(yīng)取0.5～0.6 m．

圖9 不同間距隧道取熱段內(nèi)埋管路布置Fig.9 Layout of buried pipelines in heat extraction sections of tunnels with different spacing

此外，值得注意的是，對于同一個最小取熱段長度，多次模擬會得到多個臨近的取熱段起始位置．例如，在S=0.5 m時，對于最小取熱段長度796 m，取熱段起始位置可取1 329～1 332 m.這意味著一定范圍內(nèi)，工程中可以靈活選擇起始位置，施工位置的偏差對取熱量的結(jié)果影響不大．

3.2 設(shè)計進(jìn)水溫度

《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》［23］提到，內(nèi)埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的平均溫度通常取-2～5℃，且設(shè)計進(jìn)口水溫與平均水溫在換熱時應(yīng)基本相同．據(jù)此，本研究選取5個進(jìn)水口溫度-2、-1、0、1和2℃來分析其對取熱量的影響．

由圖10（b）可知，對于不同的進(jìn)水溫度，取熱功率基本與設(shè)計進(jìn)水溫度呈線性關(guān)系，設(shè)計進(jìn)水溫度越低，取熱功率越高，且這種差別在整個供暖季的取熱過程中都基本保持恒定．

圖10 標(biāo)準(zhǔn)供暖季不同設(shè)計參數(shù)下取熱功率隨時間變化曲線Fig.10 Heat extraction power of different buried pipe spacing in standard heating season

不同設(shè)計參數(shù)下標(biāo)準(zhǔn)供暖季隧道取熱段最優(yōu)長度及位置見圖11.由圖11可見，相對于缺省值tin=0℃時的取熱段長度，tin=-2、-1、1和2℃對應(yīng)的取熱段長度分別變化了-12.3%、-6.4%、8.2%和16.8%，設(shè)計進(jìn)水溫度與最優(yōu)取熱段長度也基本線性相關(guān)．另一方面，提高設(shè)計進(jìn)水溫度，會增加熱泵系統(tǒng)運行成本和循環(huán)介質(zhì)傳輸過程中的熱量損耗，隨之而來的過高的取熱功率也不利于圍巖溫度場的恢復(fù)，因此應(yīng)該限制最大進(jìn)水溫度與圍巖溫度差．綜上，在工程實踐中，設(shè)計進(jìn)水溫度的選取應(yīng)兼顧系統(tǒng)能效和環(huán)境效應(yīng)，在滿足上述要求的范圍內(nèi)越低越好．

圖11 不同設(shè)計參數(shù)下標(biāo)準(zhǔn)供暖季隧道取熱段最優(yōu)長度及位置Fig.11 Optimal length and position of heat extraction sections of tunnels in standard heating season under different design parameters

3.3 管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速

《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》［23］中規(guī)定，為保證系統(tǒng)及時排氣以及加強換熱對循環(huán)介質(zhì)最小流速的要求，雙U形埋管的換熱器管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速不宜小于0.4 m·s-1．本研究分別選取了流速0.30、0.45、0.60、0.75和0.90 m·s-1，分析其對換熱效率和取熱段設(shè)計的影響．

標(biāo)準(zhǔn)供暖季不同管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速取熱功率和取熱段最優(yōu)長度及位置見圖10（c）和圖11（c）．結(jié)果顯示，適當(dāng)增大流速能夠提高換熱效率，改善系統(tǒng)性能，但到供暖季后期取熱量差異減小．并且，增大管內(nèi)傳熱介質(zhì)流速也有利于減小取熱段長度，相對于缺省值up=0.6 m·s-1，管內(nèi)流速分別為0.30、0.45、0.75和0.90 m·s-1時，最小取熱段長度分別改變了79.4%、16.8%、-12.6%和-22.7%．因此，能源隧道內(nèi)埋管換熱系統(tǒng)也應(yīng)設(shè)置最小管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速，且在滿足管內(nèi)水壓限值的前提下，流速越大越好，推薦取值為0.5～0.6 m·s-1．

相對于本研究的間歇工作狀態(tài)，相關(guān)研究［24］表明，連續(xù)工作狀態(tài)下流速與換熱效率的規(guī)律相反，這是由于循環(huán)水與圍巖之間的熱交換不充分，過高流速反而不利于換熱效率的提高．

4結(jié)論

針對寒區(qū)能源隧道，采用數(shù)值模擬和模擬退火算法，計算了某嚴(yán)寒地區(qū)隧道區(qū)間的最優(yōu)取熱段位置及長度，分析了埋管間距、設(shè)計進(jìn)水溫度和管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速對取熱段換熱效率及取熱段位置選取的影響．可知：

1）埋管換熱器取熱功率與埋管間距和進(jìn)水溫度呈負(fù)相關(guān)，與管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速呈正相關(guān)．減小埋管間距會增加系統(tǒng)安裝成本，但取熱量變化不大，較大的埋管間距更利于實現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性．取熱功率與設(shè)計進(jìn)水溫度呈線性關(guān)系．

2）相比換熱功率，取熱段長度與上述因素的關(guān)系呈現(xiàn)相反的規(guī)律．減小埋管間距、降低設(shè)計進(jìn)水溫度以及增大管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速都有利于取熱段長度的減小和成本降低，但是更小的取熱段長度意味著取熱段起始位置距離洞口位置更深．此外，對于某一取熱段長度，起始位置在數(shù)米范圍內(nèi)的偏差基本不會影響總的取熱量．

3）本研究提出的基于模擬退火算法和數(shù)值模擬的能源隧道取熱段最優(yōu)化設(shè)計方法，可以有效指導(dǎo)能源隧道的設(shè)計．但是，鑒于在實際工程中，隧道土層存在縱向和橫向上的不均勻分布、斷層和裂隙的情況，以及不同土壤的傳熱性質(zhì)具有差異性，獲得精確的沿隧道縱斷面的溫度分布較為困難．因此，為了確保使用模擬退火算法求解最優(yōu)取熱段位置及長度的精確性，當(dāng)隧道洞身位置地初始地溫分布和土層的傳熱性質(zhì)能夠較為容易地確定時，該方法具有良好的實用價值．