继《微生物土力学原理与应用》之后，刘汉龙院士及其团队近期推出了学科交叉创新的姊妹篇《能量桩技术原理与应用》。
面向我国“双碳”战略目标需求，大力开发和利用地热能、太阳能、风能等可再生能源，是实现我国能源低碳绿色转型的重要举措。地表以下0~200m范围的浅层地热能，是目前世界上最具开发价值的地热能源，在绿色新能源发展中占据着重要的地位。能量桩（又称能源桩）技术，是指将地源热泵技术和桩基础施工相结合，通过预埋在桩基内部的换热管实现地层与上部建（构）筑物之间的热交换，解决建（构）筑物供暖/制冷需求；该技术不需要专门钻孔埋管，不额外占用地下空间资源，且可有效降低工程造价，符合节能、减碳、环保的发展理念。
▲ 能量桩技术
能量桩涉及土木工程、能源科学、材料科学及环境科学等多学科交叉；桩-土之间热能的传递会引起桩体与土体的温度变化，引起桩-土荷载传递发生改变、土体热固结引起残余累积变形，从而影响建（构）筑物承载安全；能量桩的热能供给性能、地层冬/夏热平衡等涉及能源科学学科，换热管及换热液介质材料与能量桩换热效率等关系涉及材料科学学科，长期运行引起的地层温度累积变化及“热堆积”问题等涉及环境科学学科。
▲ 高海拔地区能量桩桥墩混凝土温差裂缝防控技术
刘汉龙教授长期坚持工程技术创新与实践，积极探索产学研用一体化实践的创新之路，为我国岩土工程学科的持续发展和国民经济建设做出了积极贡献。近年来，刘汉龙教授及其创新团队将传统地埋管地源热泵技术与桩基工程技术相结合，系统、全面地开展了能量桩理论机理、技术创新与工程实践研究，揭示了能量桩的热力学响应机制，研发了多种能量桩新型埋管工艺，率先将能量桩技术推广应用于桥面工程除冰、建筑供暖/制冷、隧道洞口除冰和高海拔地区桥墩混凝土温差裂缝防控等领域，拓展了能量桩技术的应用范围。相关工作得到国内外同行的广泛关注与认可，具有重要的理论和实践意义。《能量桩技术原理与应用》汇集了刘汉龙教授及其创新团队10余年来关于能量桩方面的系列研究成果，内容系统、丰富，我相信该书的出版，将进一步促进能量桩技术的应用发展，对推动地下空间综合开发与浅层地热能高效利用的融合发展具有积极的作用。
中国工程院院士
国家最高科学技术奖获得者
2023年12月
《能量桩技术原理与应用》（刘汉龙，孔纲强，王成龙著. 北京：科学出版社，2024）汇集了著者及其创新团队成员近年来的主要研究成果。
全书共8章，具体内容如下：第1章绪论，第2章土体热力学特性及热本构模型，第3章能量桩-土界面热力学特性，第4章能量桩单桩换热效率及热力响应特性，第5章能量桩群桩换热性能及热力响应特性，第6章能量桩换热效率及热力响应特性承台效应，第7章能量桩埋管技术与工艺，第8章能量桩工程应用。
刘汉龙院士及其团队面向国家绿色低碳战略需求，长期致力于交叉学科研究，将浅层地温能利用与桩基工程相结合形成能量桩技术，有效地降低了工程造价，提高了浅层地温能的利用效率，大力推动该技术在我国的推广应用，使其达到了国际领先水平。尤其值—得注意的是，在工程实践方面，他们通过光热系统与能量桩及钻孔埋管的互动，调整夏冬季节的地层温度平衡，解决了热堆积问题，实现了跨季节热能存储。尤其难得的是，他们还成功将能量桩技术应用于建筑室内温度调控、桥面除冰融雪系统、高海拔地区桥墩混凝土温差裂缝防控系统以及寒冷地区隧道洞口除冰系统等领域。这些重要的工作不仅在理论上有着重要意义，在实际应用中也展示出卓越的效果，引起了国际同行的广泛关注与认可，为浅层地热能高效利用的发展奠定了新的基石。这本《能量桩技术原理与应用》的内容独具特色，是研究生和工程师的必读之作，读后必定受益良多。我相信该书的出版将在推动新技术的应用、创新岩土工程绿色低碳发展、促进多学科交叉发展等方面发挥积极作用。
国际土力学与岩土工程学会前主席
（2017~2022）
英国皇家工程院院士
2023年12月
本文摘编自《能量桩技术原理与应用》（刘汉龙，孔纲强，王成龙著. 北京：科学出版社，2024）一书“前言”“序一”“序二”“第1章 绪论”，有删减，标题为编者所加。