This paper describes a U-type deep borehole heat exchanger (DBHE) containing both two vertical boreholes and one horizontal boreholes for the application of medium-deep geothermal energy, and presents the heat exchanger’s characteristics and the working principles. Compared with the single DBHE, the ability of the U-type DBHE to extract underground energy is better, and therefore a higher heating load of buildings can be assumed. First, the preconditions are explained, and the governing equations of heat transfer are established. Second, the numerical finite difference methods are employed to build the node equations for both the fluids in the heat transfer tubes and the underground medium. In addition, the pursuit method is taken into consideration to obtain the temperatures used in the node equations. Accordingly, the temperatures of the different locations in both the tubes and the underground medium can be acquired. Finally, one actual project is studied based on the models and the corresponding equations; the nominal heat absorption is analyzed, and the factors that exert an influence on it are discussed; the inlet and outlet temperatures of the circulating fluid in vertical and horizontal boreholes are investigated, and then, the temperatures of the underground medium at typical locations near the DBHEs are explored. The research results for the U-type DBHEs are beneficial to the improvement of heat transfer models of medium-deep geothermal energy, and they promote the development of heating technology used in geothermal energy applications.

本文介绍了一种U型深井换热器（DBHE），它既包含两个垂直井眼又包含一个水平井眼，用于中深层地热能的应用，并介绍了该热交换器的特性和工作原理。与单个DBHE相比，U型DBHE提取地下能量的能力更好，因此可以假定建筑物的供暖负荷更高。首先，解释了前提条件，并建立了传热控制方程。其次，采用数值有限差分法为传热管和地下介质中的流体建立节点方程。另外，考虑了追踪方法以获得节点方程式中使用的温度。因此，可以获取管道和地下介质中不同位置的温度。最后，基于模型和相应的方程，研究了一个实际的项目。分析名义吸热，并讨论对其产生影响的因素；研究了垂直和水平井眼中循环流体的入口和出口温度，然后研究了DBHE附近典型位置的地下介质温度。U型DBHE的研究成果有助于改进中深层地热能的传热模型，并促进了地热能应用中加热技术的发展。根据模型和相应的方程，研究一个实际的项目；分析名义吸热，并讨论对其产生影响的因素；研究了垂直和水平井眼中循环流体的入口和出口温度，然后研究了DBHE附近典型位置的地下介质温度。U型DBHE的研究成果有助于改进中深层地热能的传热模型，并促进了地热能应用中加热技术的发展。根据模型和相应的方程，研究一个实际的项目；分析名义吸热，并讨论对其产生影响的因素；研究了垂直和水平井眼中循环流体的入口和出口温度，然后研究了DBHE附近典型位置的地下介质温度。U型DBHE的研究成果有助于改进中深层地热能的传热模型，并促进了地热能应用中加热技术的发展。研究了垂直和水平井眼中循环流体的入口和出口温度，然后研究了DBHE附近典型位置的地下介质温度。U型DBHE的研究成果有助于改进中深层地热能的传热模型，并促进了地热能应用中加热技术的发展。研究了垂直和水平井眼中循环流体的入口和出口温度，然后研究了DBHE附近典型位置的地下介质温度。U型DBHE的研究成果有助于改进中深层地热能的传热模型，并促进了地热能应用中加热技术的发展。