地热系统（精选12篇）
地热系统 篇1
摘要：低温热水地板辐射采暖, 由于其舒适、节能和利于装饰等显著优点, 正在住宅和公共建筑中得到越来越广泛的应用。
关键词：地热,采暖,特点,管材
1 地面辐射供暖的优点
1.1 舒适、保健
地面辐射供暖是最舒适的供暖方式。据有关资料显示, 通常人们感觉适宜的脚部温度为24℃, 头部温度为20℃。用地面辐射供暖时, 室内地表温度均匀, 室温由下而上逐渐递减, 给人以脚温头凉的良好感觉, 与人体的生理需求最接近, 从而改善血液循环, 促进新陈代谢。
1.2 卫生, 益于健康
不易造成污浊空气对流, 室内空气洁净由于上海地区传统的采暖方式为空调采暖, 而空调机会使空气的对流速度加快, 室内灰尘大量漂移, 细菌易被吸入人体, 且空调机有一定的噪音, 易引起室内空气干燥等缺点, 所以, 地面辐射采暖以其无噪音、无污染、不干燥、不闷热节能而被称为“绿色采暖”。
1.3 高效节能
辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高热量集中在人体受益的高度内;传送过程中热量损失小;低温地面辐射供暖可实行分户分室控制, 用户可根据情况进行调控, 有效节约能源。并且在采用传统的空调或散热器取暖时, 室内天花板处温度高, 地面温度低, 其温差约有10℃左右, 这样就把相当一部分的热量浪费在无人活动的房间上半部分, 而采用地面采暖时, 就很好地解决了这个问题。
1.4 节约空间、美化居室
地面辐射采暖采用地下埋管的方式, 室内取消了暖气片及其支管, 增加了房间的使用面积, 便于装修和家居布置。
1.5 热稳定性好
地面供暖地面层及混凝土层蓄热量大, 热稳定性好, 在间歇供暖的条件下, 室内温度不会有明显波动。
1.6 使用寿命长
低温地面供暖中塑料管材埋入地下, 不结垢、不腐蚀, 无人为破坏, 使用寿命与建筑物同步。较对流供热节约维护和更换费用。
但低温热水地板辐射供暖在材料选用、设计、施工等环节的弊端日益显露, 尤其材料的选用很关键, 对于地暖的应用和发展有重要的影响,
2 地热管材选用
地热施工最大的特点是地热管埋于地板下, 一旦管材老化或破裂, 处理起来相当麻烦而且造成的损失也是很大的, 地热管的质量问题将是关键。
目前市场上主要使用的地热管材有交联铝塑复合管XPAP、交联聚乙烯管PE-X、无规共聚聚丙烯管PP-R和聚丁烯管PB四种, 这些管材各有优缺点:
XPAP:耐压能力强, 耐高温, 不透氧, 易弯曲, 不反弹;但是不能二次熔焊, 故一般采用机械卡式连接, 此种接头在热胀冷却时易产生拉拔作用, 容易引起泄露。铝塑复合管由五层材料构成, 其结构为铝板与聚乙烯复合而成, 两种材质热膨胀系数相差很大, 若长期冷热交替变化, 易造成两种材质相互脱落, 管道强度和导热性下降。另外其热膨胀系数相差很大, 温度变化也会造成混凝土层的开裂, 价格较高。
聚丁烯PB是一种高分子惰性聚合物, 由于其分子结构的稳定性, 耐蠕变性能和力学性能优越, 在几种管材中最柔软, 可以热熔连接。在同样条件下, 相同的壁厚系列的管材中, 该品种的使用安全性最高, 适用于高标准要求的建筑热水及采暖系统, 但原料价格最高, 是其它品种的一倍以上, 而且PB管的导热系数比较低, 影响传热效率, 当前国内应用较少。
无规共聚聚丙烯PP-R管耐高温性能好、力学能力好和连接性能优越, 但低温性能较差, 管壁较厚, 弯曲施工困难, 同时其抗蠕变性能也较差, 不宜做地板采暖的管材。
交联聚乙烯管PE-X目前在地板采暖系统中应用较高, 合格的PE-X具有力学性能好、耐高温和低温性能好等优点, 价格相对其它品种便宜。但是, PE-X管材没有热塑性能, 不能热熔焊接的方法连接和修复, 如果加热管损坏, 应整支管路更换, 不宜采用连接件修补。
目前常用于地暖铺装的管材为PE-X和PE-RT, 由于PE-X管在生产中的交联工艺较难控制, 产品质量控制难度较大, 一般小型企业质量问题较多。而PE-RT由于其性能优越, 近年来在地暖领域的占有率快速增长。
PE-RT所特有的乙烯主链和辛烯短支链结构, 使之具有乙烯的优越的韧性、耐低温、耐冲击、和长期耐水压性和辛烯的热蠕变性能。PE-RT是目前唯一不需要交联, 便能在高温高压下呈现优异的长期静液压性能的塑料管材。而且可采用热熔连接方式连接, 遭到意外损坏也可以用管件热熔连接修复, 连接处无活接头, 可大大提高连接质量, 减少质量事故。
经比较分析, 在当今材料市场鱼目混珠的情况下, 材料的选择对地暖的发展很重要, 用户应考虑长远发展及经济分析, 选择合适的管材应用。保证地暖的健康发展。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.
[2]GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范.
地热系统 篇2
组 员:
李庆庆 范怡然 李 京 苑亚欣 李雯霏 孙 怡 杨宵宵 戚雪洁 杨 倩 杨 露
内容摘要:
近年来，我们了解到许多国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。可见地热资源的开发与利用具与极大意义。目前地热能在全球很多地区的应用相当广泛，开发技术也在日益完善。南宫地热是怎样开发的，是否运用先进的技术，是否合理的运用，成为了我们心中的谜团，为此我们决定对南宫地热资源的利用与开发进行深入调查。
调查中我们运用了文献研究法,实地考察法和调查问卷法.通过这些方法是我们深入了解更多有关地热方面的知识的研究方案。
通过我们的调查与研究,我们得出了一份详细的地热资源利用调查报告，并亲自动手设计制作展览了一份相关内容的科普小报。
关 键 词: 地热资源 利用 发展 利用原理 开发
前 言: 发达国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖，既缓减能源压力，同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。北京对地热资源的开发利用逐年增长, 目前地热和产井已增至100多眼, 开发单位上百家, 设备取水能力已
超过6000m3/h, 年开采地热水总量已达1000′104m3,主要用于采暖、洗浴、医疗保健、休闲娱乐、温室种植、水产养殖、房地产开发等方面并已形成了一定规模。北京地热资源具有可持续利用的巨大潜力。对于地热能的利用，包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热，同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电，利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等，目前这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟，而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力，但是目前地热能的勘探和提取技术还有待改进。我们将对南宫地热资源的利用与发展进行全方位研究。
正 文: 调查内容:
研究内容：发达国家在地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖，既缓减能源压力，同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。北京对地热资源的开发利用逐年增长, 目前地热和产井已增至100多眼, 开发单位上百家, 设备取水能力已超过6000m3/h, 年开采地热水总量已达1000′104m3,主要用于采暖、洗浴、医疗保健、休闲娱乐、温室种植、水产养殖、房地产开发等方面并已形成了一定规模。北京地热资源具有可持续利用 的巨大潜力。对于地热能的利用，包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热，同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电，利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等，目前这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟，而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力，但是目前地热能的勘探和提取技术还有待改进。我们=对南宫地热资源的利用与发展进行了全方位研究。具体包括以下内容：
1重点研究问题：地热回灌。在地热资源开发初期，由于人们认识不够，开采手段不完善，一般未能制定科学合理的开发方案，致使地热田过量开采，热储水位下降迅速，地热资源严重浪费。为有效控制水位下降，保护地热资源，在世界先进国家如美国、新西兰、冰岛已研究出一系列新的地热开发利用方法，其中回灌开采已成为地热开发管理中最重要的手段之一，并得到广泛应用，获得良好效果。我们通过采集资料，实地访问参观对南宫地热的回灌情况有了深入地研究。
2温泉水处理。
(1)处理目的：利用地热水一般应依据水质条件及用途作相应的处理, 使设备保持良好的状态, 延长使用寿命。
(2)处理方法：地热水除理方法视水质和用途而定, 处理方法可分为物理方法和化学方法两大类: 物理方法包括: 过滤法--用于清除地热水中的沉淀物;氧气隔离法--严格控制地热利用系统中地热水与空气的接触, 不使氧进入热水系统, 达到防腐目的;涂防腐涂料法--对接触地热水的设备喷涂防腐涂料, 达到防腐目的;利用特种材料如不锈钢、陶瓷、塑料等不易腐蚀的材料制成的设备。处理实例：采用先进的设备和技术，可以提高资源的利用效率和寿命。例如，计算机控制可以代替人力优化管理，除铁、除硫化氢等技术可以改善水质，如地热研究所在南宫做的地热井水处理实例。3热泵工程关键点：工程场地勘察——场地条件、水文地质条件（水量、水温、水质）技术可行性分析——冷热指标确定、冷热负荷计算、主机设备选型、水源水量计算,取水回灌设备——设备下入位置.4当地居民对南宫地热资源的了解与认识程度。包括问卷调查法、实地考察法等。我们希望通过对南宫地区地热资源的现状进行调查分析，了解观光农业的来源、发展与前景。同时，对身边的南宫地区观光农业深入了解。在调查的进过程中，普及观光农业知识，宣传地热资源，让人们更加了解观光农业，在调查后的分析数据中，对南宫地区地热资源现存的优势和缺点进行分析，以此促进其发展。同时，通
过小组问卷调查增强团队合作意识，培养组织与实践能力，锻炼对事物的判断研究能力，使综合素质与能力得以提高。
调查方法: 1．文献法：了解地热资源利用的相关背景，为实地考察深入研究打下基础。上网搜索时提取权威信息，为保证研究的正确性，需对所搜资料信息进行筛查，保证有科学依据。作出ppt与调查报告。责任人：范怡然、李京、孙怡、杨宵宵
2．实地考察：根据文献法发现的问题，小组成员进行有针对性的考察。可以采访水世界，地热博览园的工作人员，更深入地具体地了解利用情况。
责任人：戚雪洁、杨倩、杨露
3.调查问卷:向当地居民发放问卷，相关意见可以以图表方式呈现。最后进行组员报告，提取有效结论，纳入总结论中。
责任人：李庆庆 范怡然 李 京 苑亚欣 李雯霏
孙 怡 杨宵宵 戚雪洁 杨 倩 杨 露
问卷调查数据分析: 关于南宫地热资源的开发与利用问题，我们展开了一系列调查。分析结果如下：
1、你是否知道地热资源？55.3%的人知道。可见，如今地热资源已被大多数人所熟知,完全不知道地热资源的占了少数.2、对地热资源的开采有什么看法？70.20%的人认为应该支持地热资源的开采，对人类有贡献。可见，大多数的人都支持里热资源的开采与利用,并且承认了地热资源对人类的贡献.3、是否关注地热的发展，是否对地热资源的来发怀有期待？63.83%的人期待地热的持续发展，并且希望能给南宫的居民们造福。
4、是否知道地热资源的工作原理？结果是，只有25.53%的人知道原理。可见，人们对于地热资源开发的原理大多数都只是略知一二。
5、对于南宫地热资源的水温感觉如何？48.94%觉得有些低，所以这方面应该多与工作人员协调。
6、是否能接受南宫地热资源的价位？42.50% 可以接受，31.90% 有些贵。其实这个问题还是要从多方面考虑，现如今，地热资源贫乏，而且开采集术又费时耗力。价格基本是根据这个定的，所以有多方面来考虑可能就不会觉得贵了。
7、认为地热资源的利用能否帮助已经靠此致富的南宫地区经济继续发展？很多人认为,地热的开采与利用虽能问南宫人创造财富,但不能一直维持南宫认的生活.8、认为选择回灌井的原则是什么？多数人同意同层回灌和一层回灌相结合。
9、认为回灌技术的原因是什么？多数人选择“充分利用资源，提高利用率”。可见，大多数人都对南宫的地热资源充满了希望。
结论与建议:
地热系统 篇3
随着传统的能源对环境的影响越来越大，新型能源的出现给中国能源危机提供了转机。地热能源作为一种低碳型新能源为中国经济的发展带来了巨大的效益。地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，不仅是一种洁净的能源资源，可供发电、采暖等利用，而且，还是一种可供提取工业原料的热卤水资源和天然肥水资源，同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水水源。地热资源的综合开发利用经多年实践表明，其经济、社会和环境效益均很显著，在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。而内蒙古自治区地热资源的勘查与开发与相邻省市相比起步较晚,发现的地热点相对不多。
近日，《西部资源》从内蒙古地质调查院获悉，巴彦淖尔市第一个地热资源勘查项目落地。该项目由内蒙古地质勘查基金管理中心和内蒙古第二地质勘查开发有限责任公司共同出资，由内蒙古地质调查院承担并组织实施，总投资达687万元。在自治区国土资源厅和各级政府部门的支持下，历时两年，于2011年4月22日竣工投产。该项目的完成不仅为临河区的地热资源开发与规划填上了浓重的一笔，也为内蒙古地热资源蓝图又添新彩。
内蒙古地质调查院高级工程师李虎平说，该项目的地面调查、人工地震勘探等工作于2009年展开。2010年10月11日LR1孔正式开钻，同年12月4日终孔。取水段为1200～1900米，孔深2009米，水温达57摄氏度，最大日涌水量可达3900吨。水质良好，每升水中约含有47.27克氯化钠，可进一步进行工业提纯。水中还含有其他具有医疗价值的化学成分。该井的成功实施在临河区地热资源的勘察领域起到了里程碑的作用，为今后的在河套盆地大规模勘察开发利用地热资源指明了方向。
地热系统 篇4
地源热泵空调及热水系统具有节能环保的优点，在国外已得到较为广泛的应用，技术逐渐成熟。目前，我国地源热泵技术实际工程的应用不多，影响地源热泵技术推广的主要原因是缺乏较完备的基础资料及设计规范。
地源热泵系统，按热源形式可分为地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统、土壤源地源热泵系统[1]。在这三种形式中效果最好的是地下水地源热泵系统，但受地下水资源使用条件的限制，不能广泛的使用；地表水地源热泵系统换热效果较好，但受地域限制很大，应用不广泛；因此目前国内外所谈及的一般均指土壤源地源热泵系统[2]。
国内地源热泵系统在工程中的应用逐渐增多。但由于其应用具有很强的地域特点，所需地下换热器数量又较多，因此，地源热泵系统在某种层面上又不具有普遍使用性，所以，应根据不同的气候、地理、工程条件设计不同的地源热泵系统。地热换热器是地源热泵空调系统设计的关键，地热换热器设计的优劣直接关系到地源热泵空调系统的经济性和运行的可靠性，因此对其进行优化设计十分必要。
1 设计时需简化的问题及换热计算公式
1.1 换热计算中几个问题的简化处理
(1)沿垂直方向，不同地质结构，分别计算换热。(2)进出口温差，沿垂直方向，根据地质结构不同分段，确定热交换温度。(3)冬夏季进出口初始设计温度，按最不利情况考虑。(4)埋管距离，按3m<H<5m考虑。
1.2 单井换热量的计算公式[3]
1.2.1 传热介质与U形管内壁的对流换热热阻计算公式：
式中：Rf为传热介质与U形管壁的对流换热热阻，m·K/W;di为U形管的内径，m;K为U形管内壁的对流换热系数，W/（m2·K）;
1.2.2 U形管管壁热阻计算公式：
式中：Rpe为U形管管壁热阻，m·K/W；λp为PE管的导热系数，W/（m2·K）;d0为U形管外径，m;di为U形管内径，m;de为U形管当量直径，m；对单U管，n=2；双U管，n=4。
1.2.3 钻孔灌浆回填材料的热阻计算公式：
式中：Rb为钻孔灌浆回填材料的热阻，m·K/W；λb为灌浆材料导热系数，W/（m2·K）;db为钻孔的直径，m。
1.2.4 地层热阻计算公式
讨论单个钻孔，计算公式为：
对于多个钻孔
其中：Rs为地层热阻，m·K/W;I为指数积分公式；λs为岩土层的平均导热系数，W/（m2·K）;a为岩土体的热扩散率，m2/s;rb为钻孔半径，m；τ为运行时间，s;xi为第i个钻孔与所计算钻孔之间的距离。
1.2.5 单个孔的传热量计算公式：
式中：Q为单孔的传量，W;Ri为各个地层的总热阻，m·K/W;Li为各个地层的长度，m；Δt为各个地层的平均温度与各地层管内平均温度的差值；i为各地层号。
2 地埋管换热器形式
目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种，即水平埋管和垂直埋管两种形式。
2.1 水平埋管换热器[4]
水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，一种是扁平曲线状管，另一种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。管路的埋设视岩土情况，可采取挖沟或大面积开挖方法。单层管最佳深度0.8m∽1.0m，双层管1.2m∽1.9m，均应埋在当地冰冻线以下。
2.1.1 水平埋管换热器的缺点
由于水平管埋深较浅，其埋管换热器性能不如垂直埋管，而且施工时占用场地大。由于浅埋水平管受地面温度影响大，地下岩土冬夏热平衡好，因此适用于单季使用的情况，用于冬夏冷暖联供的场合很少。
2.2 垂直埋管换热器
根据埋管形式的不同，一般有单U形管，双U形管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管、套管等形式；按埋设深度不同分为浅埋（≤30m）、中埋（31∽80m）和深埋（≥80m）。目前使用最多的是U形管、套管和单管式换热器。
2.2.1 U形管安装在钻孔内，一般钻孔直径为100mm∽150mm,深10m∽200m,U形管径一般在准50mm以下。由于其施工简单，换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄漏等优点，目前应用最多。
2.2.2 套管式换热器的外管直径一般为100mm∽200mm，内管径为准15mm∽25mm。由于增大了管外壁与岩土的换热面积，因此其单位井深的换热量高，其换热效率较U形管提高16.7%[5]。其缺点是套管直径及钻孔直径较大，下管比较困难，初投资比U形管高。套管端部与内管进、出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于≤30m的竖埋直管，对于中埋采用此种形式宜慎重。为防止漏水，套管端部封头部分宜由工厂加工制作，现场安装，以保证严密性。
2.2.3 单管型在国外常称为“热井”，它主要指地下水热泵系统。一般来讲该种型式投资较少。其安装方法是地下水位以上用钢套管作为护套，直径和孔径一致，典型孔径为150mm。地下水位以下为自然孔洞，不加任何设施。孔洞中有一根出水管为热泵机组供水，回水自然排放或回到管井内。这种方式受地下水资源及国家有关政策及法规限制大。
2.3 两种埋管换热器形式的优缺点比较
对于浅层埋管的优点可以概括为：投资少，成本低，钻机要求不高，由于受地面影响较大，一般地下岩土冬夏热平衡较好。它的缺点是要占用很大的场地面积，与较多的管路接头，相比于中、深埋管的情况，其换热效率不高。
深层埋管的优点有以下几方面：(1)不过多的占用场地面积；(2)有较高的换热效率；(3)有较少的管路接头。其缺点是：(1)需要很大的成本，投资高；(2)应使用高承压的管材；(3)要有较高性能的钻机。因为在深层岩土中的温度几乎不受到地面的影响，所以，要注意炎热季节排热量以及寒冷季节吸热量保持均匀。要不就会影响到地源热泵长时间的使用。在实际的工程中，我们还要依据场地的大小、当地岩土的种类和成本来确定使用水平式还是垂直式埋管（一般适用于有限的场地面积的时候）。如果场地面积很大，而且没有很硬的岩石，相对经济的是采用水平式埋管，若使用布管机进行多管布置还能够减少场地的占用面积。如果场地中有坚硬的岩石，用钻岩石的钻头可成功钻孔但是成本较高。
2.4 埋管换热器深度
关于竖直埋管的埋设深度应根据当地地质、工程的具体情况、场地的大小，投资及使用的钻机性能等情况进行综合考虑。其中有几点应考虑到：(1)使用钻60m以内的钻机的成本少，费用低，如果>60m，则钻机成本较高；(2)井深80m以内，可用国产普通型承压（承压1.0M Pa）塑料管，如深度>80m，需采用高承压塑料管，其成本增加；(3)50m深的钻孔造价比100m的要低30%∽50%[6]。
3 地下埋管系统环路方式[7]
3.1 串联方式和并联方式
首先，在串联方式中，钻空间只有一个流通通路。串联方式的优点有：(1)管内贮存的空气相对容易排出；(2)在串联系统中，通常要使用直径大的管子，其单位长度埋管换热量要比并联方式稍大。其缺点有：(1)串联方式本身的安装成本就大，在加上要使用直径大的管子，成本会更高；(2)因为管子直径较大，在寒冷地区，在其系统内需要注入大量的诸如乙二醇水溶液等的防冻液。(3)管路的系统不应该过长，要不就会损耗过多的系统阻力。其次，在并联方式中，井（管沟)的数量和流通通路的数量是相同的。并联方式相对于串联方式有以下三个优点：(1)需要较少的防冻液；(2)能够用较小直径的管子，因此可以节约成本；(3)较低的安装成本。它的缺点也有三个：(1)为了能够充分地排出空气，在安装的过程中，一定要注意保证有较高的流体流速；(2)为了确保各个并联回路中有一样的流量，应保持每一个管道长度相同；(3)为了确保每一个支管出口压力一致，需要保证各个支管的进口压力一致。采用较大直径的管子做集管，能够满足本目的。鉴于国内外的实践工程，并联方式多用在中、深埋管，串联方式大多使用浅埋管。
3.2 同程式和异程式
依据每个钻孔环路以及总管的的设置方式，有同程式系统（流体在每个埋管的流程一致，所以每个埋管都有相对均衡的流体流量、换热量以及流动阻力）和异程式系统（经过每个埋管的路程不一样，所以其阻力不一样，造成分配给各埋管的流体流量不均匀，进而导致换热量的换热效果不好）。
因为地下环路不容易布置调节阀或者平衡阀，也不容易将系统中的每环路满足水利平衡的要求，所以，在工程实践当中，大多使用的是同程式。
4 埋管换热器材料
对于地下埋管系统，我们很难对其进行维护，所以地下所使用的管材要主要具备耐腐蚀性的特征。上世纪六十年代之前，地下埋管大多采用金属管，虽其有良好的传热效果，但有较强的腐蚀性，容易被损坏，很大程度上影响了地源热泵系统的使用时间，所以，也给发展地源热泵行业带来了障碍。七十年代，涌现出一些具有良好的耐腐蚀性的管材，使得地源热泵行业在此发展。聚乙烯与聚丁烯管以其两哈的柔韧性和较高的强度，获得了普遍的应用。我们在地源热泵系统中不建议使用聚氯乙烯管，因为它的导热性能不好而且可塑性也很差。为了增强地下埋管的换热，国外提出使用不锈钢钢管（其薄壁为0.5mm），然而当前应用的还很少。
5 结论
要做到地热换热器的最优化设计，首先应精确计算换热器传热量和埋管孔数，其次根据工程现场的具体情况选择合理的埋管方式和环路方式，最后根据当地土壤的特性选择最合适的管材。
摘要：为优化地热换热器的设计,本文介绍了换热器传热量及埋管孔数的计算公式,并对地热换热器埋管方式及环路进行了分析,阐明了地热换热器设计时应考虑的主要问题。最后分析比较了各种管材的特性,指出适合地埋管的管材。
关键词：地源热泵,地热换热器,设计计算
参考文献
[1]ASHRAE.Commercial/Institutional Ground Source HeatPumpEngineering Manual[M].1995.
[2]丁勇,卢军等.地源热泵系统地下埋管换热器设计(1)[J].暖通空调,2005.3(35):86-88.
[3]陆耀庆主编.实用供热空调设计手册(第二版)(下册)[M].2008.
[4]Commercial/Institutional Ground-Source HeatPump Engineeringanual1995 American Society of Heating Refrigerating andConditioningEngineers,Ice[Z].
[5]王勇,刘宪英等.地源热泵及地下蓄能系统的实验研究[J].暖通空调,2003.3(35):21-23.
[6]丁勇,李百战等.地源热泵系统地下换热器设计讨论[J].建设与设计,2005.12.
地热工作总结 篇5
自2013年九月份来到XXX公司已经四个月了，刚离开学校的我就能来到西藏新能源应该算是很幸运吧，不仅是因为这里给了我很好的学习环境，更因为这里就像一个家，家里的每一个人都很友善，都那么乐于助人。所以，即使离开了学校，我也没有感觉到“前辈们”口中的社会残酷，很快的适应了这里的生活、工作。
我所在的部门属于安生部，这段时间里，我主要是在羊八井地热电厂工作，主要负责地热机组的正常运行。
四个月来，我作为一名地热电厂运行人员，努力学习专业技术知识，严格遵守各项运行规程，虚心求教，团结同事，不断提高工作能力，干好本职工作，现将这段时间的工作加以总结：
一、工作认真负责，敬业爱岗，以公司理念要求自己，诚信待人，踏实做事，服从领导安排，始终以积极认真的心态对待工作。刚开始，由于对工作的不够熟练，很多简单的事搞的复杂了。后来又积极调整自己的工作思路，遇到不懂的问题就像“前辈”请教，抓住重点，认真学习，弥补自己的不足。
二、技术上用心钻研，理论上熟记操作规程；实践上严格遵守运行规程，培养独立操作能力，保证不发生误操事故，把工作中遇到的问题和取得的经验、注意的事项随时记下来，虚心向师傅、专工请教，虽然已能独立上岗了，但深知要想把电气知识学透学精，还需要时间的磨练、知识的积累，循序渐进，一月才比一月强。即使休息期间，也利用间歇时间，不忘看电气专业书籍，做到身不在岗心在岗，还充分利用网络资源，查看有关文献，开阔视野，继续充电，希望在上岗后能以新的认识高度对待工作。
三、能力包括协调能力和处理事故能力，若说“技术”比作“智商”的话，那么“能力”就可比作“情商”，电气专业亦是如此，智商高就不见得情商高，因为技术是死的，能力是活的。
四、积累工作经验。工作的过程也是学习的过程，积累的过程。在保证机组安全运行的同时，也要不断学习，慢慢积累工作经验。
五、建议：
1、安全设施能否更加完善、细致一些，设定设备误动保护措施，故障演习预案，防患于未然。
2、加强机组自动化程度，最好能充分利用网络资源，让其物尽其用。
3、现在都讲环保意识，作为热力发电企业，是否也能集思广益，制出更加节水的措施，充分实行水的再循环和再利用，这只是我不成熟的想法，因个人能力有限，还需要师傅及专工的专业技术知识来看待。
xxx年即将到来，新的一年有新的开始，有新的压力，制定新的合理目标才有新的突破。
1、继续钻研电气专业技术，提高事故处理能力。
2、干好本职工作的同时，了解其他专业知识，争取早日达到公司的“全能培训”目标。
3、继续发挥团结协作精神，强化华润理念，鞭策自己有更高的认识和发展。
2013年xx月xx日
天津“地热” 篇6
90天170亿
2010年4月28下午，富力地产以70.5亿元的总价拍得一幅位于津南区咸水沽镇地块，成为天津新地王。该地块总建筑面积301万平方米，折合楼面价2341元，同时刷新了天津单一项目楼盘的体量纪录和最高地价纪录。
当时正值新政实施的初期，4月17日出台的“国十条”对一线城市成交的抑制作用已经开始显现，但作为二线城市的天津则继续保持上涨态势。加上春节后市场需求的释放及房交会带来的推动作用，4月的住宅成交量表现良好，重新回到百万平方米以上。那时很多开发商已经变得谨慎起来，但不乏个别开发商在天津市场表现得信心十足，富力和中铁建就是最好的例子。在整个拍卖现场，中铁建和富力频繁加价，从58.54亿元加价到70.5亿元。最终，富力险胜。
暂时失利的中铁建在随后的日子里等待着机会。6月30日下午，中铁建集团以40.32亿元连续摘得河北区金钟河大街北侧的1、3、5号地。据透露，这里将建设成为集住宅、商业、金融业、休闲等功能于一体的城市综合体，将为相对落后的天津河北区房地产市场注入巨大的活力。
除了富力和中铁建，其他企业在天津市场同样表现积极。6月28日，恒大通过挂牌方式取得了天津6块土地，总计面积近90万平方米，总价约5亿元，楼面价约为701元／平方米。这些刚拿下的土地主要用来做低密度住宅，预计很快就可以入市销售。7月1日，天津华侨城一鼓作气，当天共拿1 4幅地块，总建筑面积220.94万平方米，总价36.55亿元。
几家房企“你方唱罢我登场”，让天津土地市场热闹非凡，掀起了一轮拿地“高潮”。另据7月27日港媒报道，华润置地上周以19.4亿元一口气在天津东丽区购入6幅地块，折合地价平均每平方米仅3800元。
冰火两重天
2010年6月，昆明、福州、济南、北海……土地流拍的消息不断传出。同2008年的房地产业低谷时期一样，全国各地的房地产市场似乎又正在进入一个新的低谷，而天津土地市场却依旧保持着“热度”。
中国社科院在今年中国房地产发展报告中指出：近年来，主要城市尤其一线城市土地供应未能根据市场调整及时扩充，致使土地供需缺口连年增大。中国土地协会副理事长黄小虎认为，能否有效增加住房供给是本轮调控区别于此前地产调控之处。
而天津显然准备充分。今年上半年，天津累计供应量达到2187万平方米，同比涨幅高达221％，仅次于上海；土地出让面积和成交面积分别为2234万平方米和1701万平方米，与去年同期相比增长150％和135.9％。土地出让金总额达556亿元，同比2009年上半年增长165％，占2009年全年比例的75％，超过了北京和上海。
自4月国土资源部公布今年各省(区、市)住房供地计划之后，全国住宅用地供应量持续增长，但在目前的政策背景下，成交量处于低位，住宅用地成交面积和推出面积的比值由3月的0.9下降至6月的0.4。上半年国内主要城市实际成交的土地占全年供地计划的比重远低于40％，虽然二线城市供应量明显高于一线城市，但也不足40％。天津却独占鳌头，不仅住宅用地成交量明显高于其他城市，同比增幅也达到148％，在上海、重庆、广州、杭州、北京等10个重点城市中位列第二，仅次于上海。表面上波澜不惊的土地市场，实际上暗流涌动。目前土地市场表现出来“冰火两重天”，正显示出市场尚未形成趋于一致的预期，不同的思考给开发商带来截然不同的判断与抉择。
据中原地产(天津)投资顾问部分析师郭小娟介绍：“总体来看，天津今年土地交易市场表现为高出让量、高成交比例。新政之后至6月底，土地供应面积为i011万平方米，成交面积为646万平方米，分别占上半年总量的45％和38％，保持着稳定的增长步伐，并未因新政的出台出现波动。”
厚积薄发
2009年，天津提出“双城双港”、“一轴两带”的战略规划，随着规划的落实，天津经济发展和城市布局进入了从单一城市核心快速向多中心、多功能、国际化发展的城市新格局。现在的天津，正在发生着深刻的变化。
天津市统计局7月20日公布的数据显示，上半年天津延续了去年以来复苏向好的走势，在一季度良好开局的基础上呈现高位企稳的基本态势。全市地区生产总值比去年同期增长18％，增幅同比提高1.8％，高于全国11.1％的增速，位居全国第二，其中第二产业增长21％，第三产业增长14.2％，说明工业及服务业是天津GDP增长的主动力。在城市建设及房地产投资方面，上半年天津固定资产投资增长34.7％，增速连续10个季度保持在30％以上。这一方面说明了天津的城市活力和吸引力，同时也意味着天津城市建设进入了新一轮城市化发展期。
中国房地产及住宅研究会副会长顾云昌认为，目前中国正处在城市化发展新时期。他表示：“1978年中国城市化的水平是17.9％，今年达到47％，但是没有达到70％的现代化国家水平，这恰恰是城市扩张发展的基础和机会。”据独立地产观察人尚里巴人分析： “目前天津城市化率为58％。而一个地区的城市化率超过50％时，该区域的城市化进程将加速。从天津近几年的发展来看，无论是经济增长还是城市建设，都明显处于加速阶段。”
有业内人士表示： “作为城市建设的前瞻性规划，对区域楼市的带动作用是显而易见的，天津北部区域的升值潜力用多少则‘十条’也挡不住升值的步伐。规划造成了市场的热度，市场的热度却不能通过政策的降温来降低。”
从历史发展来看，天津市的第一轮城市扩张发生在1995年到2004年。与上一轮扩展不同的是，本轮扩张具有参与建设企业多、各个区域同时启动的特点，因此无论从规模上还是从速度上，都将超过上一轮。
开发商拿地的一个重要原则就是要选择土地成本较低、市场需求较旺盛的区域。天津作为二线城市的龙头，又是一个以刚性需求为主的城市，使得开发商的风险更小而收益更大。这也是未来土地市场格局将变成以二线城市为主的原因。尚里巴人认为：“天津滨海新区纳入国家总体战略发展布局后，天津更成为带动区域经济发展的强大引擎。房企布局环渤海，自然会更加看重天津市场。”
撬动“全球最大金融区”
从天津向东驱车50公里，至海河入海口，可以看到一处超大的工地，“中国于家堡，世界金融区”的广告牌格外醒目，数以千计的工程技术人员正在这里夜以继日地工作。10年后，这里将会聚40万产业精英，建成迄今为止全球规模最大的金融区。
7月26日，受天津拟耗资2000亿元建全球最大金融区消息刺激，A股中的天津板块领涨大盘，截至收盘，天津板块全天上涨3.41％，净吸纳资金1.68亿元。天津不断加快城市建设和区域开发的步伐，而拆迁又提升了市场需求，天津的房地产市场利好不断。
中国指数研究院天津分院总经理蒋云峰表示：“一直低调的天津正在彰显着自身越发强大的实力和独特的魅力，而城市的整体进步与发展也恰恰是开发商对天津投‘信任票’的关键，其中，环城四区和滨海新区等区域受到了更多的青睐。”他建议，应重点关注这些区域的相关配套建设，包括交通、商业和教育等，做好这些方面，才能转化为有效供应，从而缓解市场的结构性矛盾。
中国指数研究院近期的一项调查显示，房地产调控新政出台三个月以来，各地土地市场价格出现明显回落，部分实力雄厚的上市地产公司在经历观望后再度进入土地市场，拿地热情大增。7月第一周，就先后有荣盛发展、荣安地产、中弘地产、保利地产、恒大地产等上市公司先后发布拿地公告，且土地购置规模与金额都有明显提升；从新增土地性质与分布来看，受调控政策影响较小的商业用地和二三线城市土地深受地产公司青睐。
郭小娟认为：“竞买热情低落的土地市场，对部分开发商来说意味着机会。相对于国内其他城市，天津存在更大的发展空间，这是各大企业频繁在津拿地的主要原因。”有业内开发商认为： “溢价率明显下来了，因此地价总体上比市场火热时要便宜。长远看，目前不再疯狂的土地市场，正是拿地良机。”
蒋云峰分析：“根据以往的经验，目前天津房价处于相对低点，考虑到建设开发周期和市场波动周期，现在或许是开发商拿地的好时机。虽然仍有不少开发商保持观望态度，但对于资金充裕且下定决心的企业来说，目前拿地相对容易。近年来天津良好的经济发展态势是众多实力房企看好天津、选择天津的最重要原因。”
富力地产
虽然津南区咸水沽镇地块起拍价高达60亿元，但富力志在必得。富力天津董事长谢强亲自督战，竟拍过程中，保利中途退出，最终演变成为富力、中铁建的“双雄之争”。中铁建数次以增加1亿元的幅度举牌，富力见势必跟着举牌。最终，富力加价至70.5亿元，中铁建败北。
富力2009年年报显示，截至去年年底，集团拥有现金78.9亿元，其中现金66.4亿元，受限制现金12.5亿元。相比于往年，富力拥有的现金得到了极大改观，同比去年增长了284％。
富力地产投资部经理李文昌表示，年初富力现金充裕，拿地之后虽然土地首付款50％，但另外一半要到年底付清，富力资金链仍然是安全可控的。富力经过2008年的楼市调整积累了丰富的经验，面对后续发展的不确定性，富力或将调整在建项目的开发进度和全年的开发体量。
恒大地产
恒大地产在北方的扩展更为迅猛，毕竟在上半年，恒大地产基本集中在北方拿地，包括长春、济南、兰州、天津等地。此前，恒大地产宣称，要保持土地储备在5500万平方米左右。因此，在销售较佳的地区更积极地补充土地储备是必不可少的。
在严厉的宏观调控环境下，恒大地产2010年6月较5月合约销售额环比增长18.5％，合约销售面积环比增长25.9％，销售均价环比5月降低5.9％。据分析，均价变化主要受到高价盘本月可售货量减少及销量降低的影响，若剔除此因素，集团总体成交均价环比上月基本持平。
天津不仅是恒大地产合约销售额占比较高的地区，也是合约销售额相比5月增长较大的地区。6月新开盘的天津恒大绿洲项目当月销售152套，销售均价9537元／平方米，当月成交金额累计近3亿元。
据恒大地产董事局副主席、总裁夏海钧介绍，到6月底，恒大地产现金余额达210亿元，并且连续三个月达到200亿元以上。如此大规模的现金就是为了公司在保持稳健运营的基础上，吸收优质的土地，并以二三线城市为主进行开发。
华侨城
早在2009年5月，华侨城就与天津市委签订战略合作协议，计划斥资50亿元开发天津东丽湖华侨城项目，占地达6000亩，其中住宅用地2000亩，旅游、商业用地4000亩。
加上在天津拿下的这14宗地块，今年以来，华侨城已斥资近150亿元拿地，并在上海和武汉创造了两个“地王”。此次出手天津地块，正是华侨城原定的项目规划，与前两次的“地王”一样，天津东丽湖地块亦将建成欢乐谷项目。凭借着欢乐谷等主题公园项目，华侨城近些年来频频在全国各地拿地，且地价低廉。按总建筑面积220.94万平方米计算，东丽湖14宗地块平均楼面地价仅1654元／平方米。而这一切，还得归功于华侨城一贯的“旅游+地产”模式。华侨城集团一名高层曾经指出，“旅游+地产”的核心是以旅游项目的名义拿地，再为地产项目服务。有分析认为。旅游开发作为提升片区面貌的重要途径为当地政府所重视，能有效降低华侨城的拿地成本。华侨城主要希望通过旅游项目带旺周边环境，拉动周边地价房价上升，从而使地产业务实现高利润。
中铁建集团
连带天津这3宗土地，中铁建已不知不觉地在2010年这个“艰难年代”购入了超过320万平方米的土地储备，总地价款高达130亿元，分布在北京、杭州、长沙、成都、广州及天津等城市。
中铁建房地产集团有限公司总经理吴仕岩表示，作为央企，中铁建建拿地是较为谨慎的。虽然观望的开发商很多，但是中铁建仍然认为目前是拿地的较好时机。天津是中铁建布局环渤海区域的重要一步，此次出手一是看中了天津在环渤海区域的重要地位和发展，二是看中了金钟河大街周边的升值潜力，双重保险给了中铁建巨大的信心。
地热系统 篇7
1工程概况
最近几年,我国开发出了很多的新能源,如太阳能、风能、水能、核能、地热能等。地热能在建筑当中的使用越来越多,这种新型能源的应用能够很好的改善我国当前能源紧张的情况,同时还能够为保护环境贡献力量。某温泉度假村处在一个地热能非常丰富的地区,能够为人们休闲度假提供非常好的服务,因此深受广大游客的喜爱。本文将结合这一度假村的运行情况对深浅层地热能结合空调系统的应用进行简要的讨论和阐述。
2系统设计
本文当中所提到的工程项目建设地点蕴藏着非常丰富的地热能源,同时,地下水的资源总量也非常的丰富,在该度假村能够实现用地下热水资源进行温泉洗浴、地热水供暖等功能。在工程中,地热抽水井设计出水量为180 m3/h,出水温度为53℃,冷水井设计单井出水量为1×102m2/h。下面笔者对深浅层地热能结合空调系统的设计进行简单的介绍。
2.1冬季系统运行方案
冬季维持生活的用水和温泉运行当中需要使用的饮用水是采取特殊的方式制取的,能够提供非常多的总热量。为建筑提供热量的工作主要是由水源热泵机完成的。在冬季,人们对空调的需求也比较大,在设计空调系统时,可以结合深浅层地热能,利用地热水,不但可以提供生活用水,也可以提供温泉循环用水。在本工程的案例中,对热源的摄取采用的是地热二级井三级板式换热器进行二次侧取,三台水源热泵机放出的总热量以供在420千瓦左右,同时还要将10眼冷水井调试好,在需要时起到备用的作用。
2.2夏季系统运行方案
建筑冷负荷的提供一般要由4台水源热泵机组来完成,整个系统的冷源要由10眼冷水井来提供,由于夏季的热需求量相对较小。在夏季,提供生活用水与温泉循环水只要一台热泵机组装置就可以完成,通过热回收效用可以为用户提供其所需要的热水,如果在温泉度假村中,对热水的需求量有所增加,则可能利用地热井一级换热器提供。
2.3春秋季系统运行方案
春秋季节的空调在完成制冷工作时主要依靠10眼冷水井来完成,但是在整个过程当中,还要有板式供热器在供水的后期予以高度配合,从而在季节交替的时期能够满足其对冷气的需要。而对于春秋季节的热水供应来说通常都是由地热井的一级板式换热器来完成热量的供给。经过测试,该系统回水的温度为16~19℃,可以满足季节交替时,人们对水温的要求。
春秋季节,当天气逐渐变凉后,利用深浅层地热能,可以节省空调运行的成本,还可以节省能源,不但具有经济节省的作用,还具有较高的环保意义。所以,深浅层地热能结合空调系统的设计,可以充分提高对工程所处环境能源的利用率,还可以做到在空调系统设计中,用地热能这种可再生资源代替不可再生资源的耗用。
3浅层地质体地温场均衡
3.1夏季制冷
到了夏季,由于室内温度比较高,人们对空调系统制冷效果也有着较高的要求。空调系统的制冷负荷一般是由冷水井承担的,而生活用水以及温泉循环水则是由热水回收提供的。由于夏季制冷的天数比较长,而且空调系统一般是24 h运转的,所以,在设置全负荷系数时,可取值0.5,空调能效比定为5.0,要对整个热泵机组的供热能力进行仔细的实验和监测,通常在性能比较好的前提下使用一台水源热泵机组来为生活和温泉提供热水,所以空调系统向土层当中排放的热量大约减少了50%,所以在夏季的利用效率也更高。
3.2冬季制热
冬季制热,热源主要来自地热井,冷水井作为备用。冬季采暖天数120 d,空调24 h运行,冷水井承担热负荷系数为0.1,全负荷使用系数取0.7,空调性能系数(COP)取4.0,则冬季空调系统从浅层岩土体提取的热量为0.21×1010k J。
3.3过渡季制冷
过渡季建筑冷负荷全部由冷水井承担,过渡季制冷天数60 d,空调每天运行8 h,此季节建筑总冷负荷为总冷负荷的40%,全负荷使用系数取0.3,则过渡季空调系统向浅层岩土体的排热量为0.08×1010k J。
3.4全年总体换热量
经过1个采暖季、1个制冷季和过渡季,水源热泵系统向土壤的排热量为:
4设备选型
根据一年四季系统运行方式,本系统选择4台水源热泵机组,其中1台机组带有热回收功能,板式换热器设有一级、二级、三级和冷水井板式换热器,设备选型见表1和表2。
5结语
综上所述,选用深浅层地热能结合空调系统的应用来保证其正常运行,也能够达到提高热能使用效率的效果,在很多建筑当中采用这种方式进行热量的供应能够很好的保证节约能源的目的,同时还能够非常好的起到保护环境的作用。
参考文献
[1]赵继昌.浅层地热能的特性及其利用意义[J].中国建设信息供热制冷,2010,(3).
[2]姜毅.深层地热能在安阳法院集中空调系统中的应用[J].暖通空调,2009,(3).
地热系统 篇8
1 两种供暖系统特点分析
(1) 地热供暖系统的特点。与传统的供热系统相比, 由于地热供热站占地面积小、运行费用低、资源综合利用收效大、资金回收快, 地热采暖、供热不仅能有效替代常规能源, 可节省煤炭的运输、占地费用, 其运行成本仅相当于锅炉的四分之一, 而且可减少大量有害物质的排放, 避免大气污染, 其经济、社会、环境效益十分明显, 因而受到特别的青睐。但地热供暖受热源的限制, 地热水的出水温度相对固定, 在运行过程中, 为了保证用户供热负荷需求, 采用变频泵对系统进行变频调节。
(2) 集中供热输配系统存在的问题。传统地热供暖系统由一台或多台并联的热源泵提供从热源、一次热网及换热站的全部动力, 热源泵的流量、扬程必须满足总流量以及最不利环路扬程的需求, 因此会造成一些不可避免的问题:①热源泵过大的扬程要求管道耐压性强, 导致造价增加, 使用寿命减少;②给近端用户所提供的资用压头过大, 为维持系统水力平衡, 不得不采用调节阀消耗掉近端用户多余的压头, 造成能量的无效损耗;③由于近端热用户资用压头过大, 在没有很好的调节手段时, 极易发生近端热用户流量过大, 远端热用户流量不足, 这样就造成了供热系统冷热不均的现象发生。
(3) 动力分布式供热输配系统特点。动力分布式供热输配系统除了在热源处设置主循环泵外, 在管网干管或 (和) 用户支路还设置分循环泵, 运用“接力”的方式共同实现热媒的输送, 循环泵采用变频控制以实现对系统流量的调节。动力分布式供热输配系统与传统供热输配系统相比较有如下优点:①降低了主循环泵的扬程, 管网运行压力随之降低, 有利于系统的安全运行;②该系统在用户处设置用户泵代替传统集中供热系统的调节阀, 由原来在调节阀上消耗的多余资用压头改为用户泵提供必要的需用压头, 这种做法减少了阀门的节流损失, 此外系统稳定性、可调性也有所提高。
2 两种供暖系统形式比较
在地热供暖系统中, 如图1、2所示, 热源处的循环泵提供从热源处到最远端楼宇换热站整个最不利环路所需的动力, 流量应满足总循环流量。由水压图可以看出, 支路需用调节阀来消除其多余的资用压头, 以达到各用户流量的分配均衡, 从而造成能量浪费。在设计工况下运行, 阀门a与阀门i全开, 所以这两个阀门所消耗的能耗几乎为0。而在动力分布式供热输配系统中, 如图3、4所示, 热源处的循环泵只克服热源到零压差点的阻力, 而用户处的循环泵代替传统系统中的调节阀实现系统调节, 其所需要克服的阻力由零压差点到用户处的干管阻力和用户自身阻力组成, 从而可以有效地避免能量浪费。
综上所述, 动力分布式二级泵系统可以有效减少因调节阀消除多余的资用压头而造成的能耗损失, 降低热媒输送过程中的无效电耗, 增强系统运行的调节性。文章通过某工程对两种系统的能耗及经济性进行分析比较。
3 能耗及经济对比分析
(1) 工程概况。该地热供暖系统, 如图1所示共有8个楼宇换热站, 所有热用户都为老式住宅, 采用铸铁散热器, 每个换热站热负荷以及相关水力计算参数如下表1、2所示, 其中热源损失H1为10米水柱, 各换热站站内阻力损失H2为10米水柱, 管网供回水温度为90℃/60℃, 局部阻力为沿程阻力的30%, 循环水泵的效率70%。
(2) 能耗分析。文章将运用下列能耗计算公式分别对传统集中供热输配系统与动力分布式供热输配系统的在设计工况下能耗进行计算分析。循环水泵的能耗为:
以下对两种方案进行能耗分析:
①方案一:传统集中供热输配系统, 热源泵流量:Q=189.2t/h;热源泵扬程:H=H1+H2+H3+H4=73.2m H2O, 其中H3―系统管网最不利环路阻力, H3=12.7m H2O, H4―井内流动阻力, m H2O, H5=40.54m H2O;热源泵功率为:k W, 各换热站处压降损失和能耗计算:换热站1供回水干管ABB1A1压降损失P=2.06m H2O, 热站1处阀门b所消耗的能耗为k W。其他换热站的压降损失和能耗计算方法同上, 计算结果 (见表3) 。
传统供热系统运行计工况各项能耗分析见表4。
由表3可知:近端热用户的资用压头过高, 换热站1资用压头达15.64m H2O, 但仅需要5m H2O即可, 调节阀b需要消耗掉10.64m H2O, 即使换热站7也有1.82m H2O需要调节阀消耗, 消耗量比其需用量5m H2O还要大, 可见阀门能耗浪费严重。由表4可知:供热管网的热源能耗、换热站能耗以及输送管道能耗都是必须的, 三者之和为49Kw, 占总能耗的90.89%, 供热系统能耗的9.11%都被阀门消耗。
其他计算结果 (见表5) 。
通过上述图表可以看出, 在该系统中取消了调节阀, 增加了各支路循环水泵, 主循环泵的扬程大大减小, 用户能耗、干管能耗和热源能耗同设计工况下传统输配系统相比, 几乎没有变化, 但是由于取消了调节阀, 所以总能耗从53.91k W到49.12k W, 与传统输配形式相比节能8.9%。
(3) 经济效益分析。从前面的计算比较中发现动力分布式二级泵供热系统与传统集中供热系统相比节能潜力非常大, 而一个完整的设计方案还需耍考虑它的经济效益, 这样才能对设计方案有一个全面的评价。采用静态年费用法对两种系统进行分析:
式中:S—方案i的年计算费;Ci—方案i的初投资;N—方案i的使用寿命年限, 两方案的使用寿命均为15年;TCAi—方案i的年运行费用 (只考虑水泵的电费)
对于上面两方案进行经济性分析, 某地区采暖期为120天, 电价为0.60元, 全年供热系统循环水泵的相对电耗量为0.7[2], 初投资包括变频器、水泵及电动调节阀的费用, 相关费用计算结果 (见表7) 。
通过表7可以看出:虽然方案二比方案一初投资高, 但方案二的年运行费用和年计算费用大大降低, 从系统长期运行看, 方案二的经济效益较为显著。
4 结束语
结合本工程分析, 动力分布式二级泵供热系统比传统供热系统节能效果明显。从经济分析可以看出, 虽然动力分布式系统的初投资远高于传统地热供暖系统, 但其运行费用较低。并且在有效使用寿命内的总费用, 动力分布式系统都相对较低。因此, 动力分布式供热输配系统在经济性方面也可以节省大量投资。综上, 可以看出动力分布式供热输配系统优势较大, 从而可以为暖通设计人员在供热输配方案的选择方面提供有效参考。
摘要：在地热能发达地区, 地热供暖系统受到了人们的青睐。地热水受地热井的条件限制, 出水温度相对固定, 造成一次热网的供回水温差相对较低, 且一次热网输送距离较远, 在没有较好的调节手段时, 易发生水力失调导致的热力失调的现象。而动力分布式供热系统可以有效解决冷热不均现象。文章结合某工程将采用动力分布式的地热供暖系统与传统的地热供暖系统作为研究对象, 通过对二者水压图、能耗及经济性的对比分析, 总结得出相关结论, 对实际工程给予指导。
关键词：地热供暖,动力分布式,二级泵,水压图,能耗
参考文献
[1]陈少玲.低温地热水用于供暖方案研究[D].哈尔滨工业大学, 2010.
[2]孔维臻, 余瑞祥, 陈宁.基于净现值法的地热供暖项目投资分析[J].中国矿业, 2012, (9) :8-11+23.
地热系统 篇9
京南某培训楼, 建筑面积约为13000m2, 功能为宾馆、餐饮及办公。并含有洗浴中心和游泳池。空调和暖通的要求是能够提供供暖和供冷的需要外, 还能够提供宾馆和洗浴中心全年24h的卫生热水。
在该地区地下有温泉, 且有稳定的50℃的出水温度及每天1 000t的热水流量。
考虑到宾馆的特殊性, 既要求供冷供暖系统有一定的独立性和稳定可靠性, 又要求整个系统有一个较低的初投资和运行费用。根据甲方要求和本工程的实际情况, 充分的利用地下井水和地热水, 我们建议采用既环保又节能, 运行稳定可靠、费用经济的水源热泵中央空调系统;并与地热系统结合, 充分利用冬季地热水的高位热能。
2 采用水源热泵的背景
地下水是一个巨大的天然资源, 其热惰性极大, 全年的温度波动很小, 一般说来, 埋藏于地表50m以下的深井水可常年维持在该地区年平均温度左右, 是一种理想的天然冷热源。
水源中央空调系统是一种从地下水资源中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热 (冷) 系统。该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体, 在相对稳定的水体温度下高效、稳定、经济运行的空调系统。水源中央空调系统是由末端 (室内空气处理末端等) 系统、水源中央空调主机 (又称为水源热泵) 系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时, 水源中央空调系统从水源中提取低品位热能, 通过电能驱动的水源中央空调主机 (热泵) “泵”送到高温热源, 以满足用户供热需求。为用户供冷时, 水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机 (制冷) 转移到水源水中, 以满足用户制冷需求。
热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能和地核热能资源作为冷热源, 进行能量转换的冷暖空调系统。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器, 是一个巨大的动态能量平衡系统, 地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的均衡。这使得利用储存于其中的太阳能或地能成为可能。所以说, 水源热泵是利用可再生能源的一种有效途径。
3 空调冷热负荷
该工程的空调冷、热负荷设值见表1。
4 空调机组的选型
根据水源热泵机组的特点和系统功能特点以及负荷大小, 选用两台PSRHH1501型螺杆式水源热泵机组。
夏季工况:机组夏季 (蒸发器进出水温度12/7℃、冷凝器进出水温度15/30℃) 时的制冷能力为595.6kW, 两台合计1191.2kW;满足冷量需求。
冬季和过渡季工况:地热水可回收利用来供暖的热量为:40t/h×8℃×1.163=372 k W;机组 (蒸发器进出水温度15/6℃、冷凝器进出水温度45/50℃) 制热能力为637.6kW。两台合计1275.2kW;仅热泵机组就可满足。为了节约运行费用, 在冬季设定运行模式为优先利用地热水可回收利用的热量, 不足部分的800k W由热泵机组制热来补充。并且单台机组运行就能满足最高负荷的85%, 冬季大约超过95%的时间仅需单台机组运行。
5 水源热泵空调系统方案
5.1 空调冷热源
夏季:两台PSRHH1501型螺杆式水源热泵机组作为夏季冷源;
冬季:一部分利用高温地热水, 通过换热器换热, 加热冬季空调循环水承担部分热负荷, 余下部分的热负荷由冬夏共用的水源热泵机组承担。
5.2 卫生热水
在夏天, 直接利用地热水为卫生热水热源。在冬天, 为了充分利用地热的高位热量, 对地热热水进行梯级利用。50℃的地热水先通过换热器, 加热冬季空调循环水, 经换过热后的地热水再作为卫生热水。
下面是水源热泵中央空调系统和卫生热水系统的系统管路原理示意图。机组供冷供暖的转换是通过系统中的几个阀门的通断来实现的。
6 水源热泵空调系统工作模式
6.1 夏季运行模式
夏季运行时, 标示为a的阀门关闭, 标示为b的阀门开启 (见图1) 。井水经潜水泵提升后经过旋流除沙器、综合水水处理器, 流过两台空调热泵机组的冷凝器, 冷却机组, 吸收冷凝器排放的冷凝热, 然后通过回水管流出机房, 重新回灌到地下。
同时, 从用户室内各空调房间的空调末端回流的空调水, 流过集水器, 分别流过两台机组的蒸发器, 经蒸发器吸收水中的热量, 空调水被降温, 再经过空调循环水泵提供循环动力, 进入分水器, 在通过空调末端向室内供冷。周而复始。
6.2 冬季运行模式
冬季运行时, 标示为b的阀门关闭, 标示为a的阀门开启 (见图1) 。两台空调机组以热泵模式运行, 同时通过换热器利用地热水的高温部分的高位热能, 联合向楼内供热。并且设定运行模式为优先利用地热水可回收利用的热量供暖。
6.3 热泵机组
井水经潜水泵提升后经过综合水水处理器 (带旋流除沙功能) , 流过两台空调热泵机组的蒸发器, 蒸发器吸收井水中的热量, 井水被吸热温度降低后重新回灌到地下。
6.4 地热水利用
50℃的地热水先通过换热器, 与空调水进行热换, 并加热冬季空调循环水, 而地热水被冷却至42℃后供卫生热水用。同时, 从用户室内各空调房间的空调末端回流的空调水, 流过集水器, 分别流过两台机组的冷凝器, 吸收冷凝器排放的冷凝热, 空调水温度被升高, 再经过空调循环水泵提供循环动力, 进入分水器, 通过空调末端向室内供暖。周而复始。
这样, 每到换季的时候转换标示为a/b阀门的通断, 就可以实现水源热泵机组夏天供冷、冬季联合地热供暖、四季提供生活热水的功能。
7 方案特点
1) 采用螺杆式水源热泵机组, 运行稳定可靠, 机组运行效率高即COP值高, 运行费低。
2) 对井水进行大温差利用, 大量节省井水使用量 (冬季节省45%, 夏季节省67%) , 减少打井数量和费用, 并大量节省运行费用。
3) 充分利用地热水的高位热能, 对地热水进行梯级利用, 显著节省运行费用。
4) 系统设置简单高效, 运行维护简便。
8 系统用水量
根据系统负荷, 确定机组的各运转模式下的需水量。
夏季:两台水源热泵机组均运转 (高峰时) , 采用井水冷却, 共需水量39.8×2=79.6m3/h (高峰值) 。
冬季:通过换热器利用地热水的高温部分的高位热能, 与热泵机组联合向楼内供热。在最高热负荷时, 热泵机组需补充的热量为800k W, 水源热泵机组均采用井水作低位热源, 需水量为:48.5×2×800/1275=61m3/h。
所以, 夏季高峰时需水量最大, 要求井水的最小出水量应不低于80 m3/h。
参考文献
【1】陆耀庆.实用供热空调设计手册[K].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
地热系统 篇10
1 地热开发利用现状
1.1 以往地热资源勘查工作
龙门地热勘查工作始于1971年12月至1972年11月, 河南省煤田地质局二队 (以下简称“二队”) 按洛阳市委指示在龙门口南伊河滩上施工钻孔7个, 以寻找热水, 其中有2孔钻遇温热水;1975年, 二队在龙门矿区详查最终勘探过程中施工的04-5孔遇温热水 (水温51℃) , 后被洛阳粮库作为热水井进行开发利用;1996年, 二队先后勘查施工了粮库1303孔 (水温51℃) , 东山宾馆地热井 (水温51.5℃) ;1996—2003年, 二队在龙门镇一带进行了地热普查, 施工了煤田地质局二队地热井, 井深1 040.94 m, 井口水温43.8℃;2004年11月, 河南省地质矿产勘查开发局第一地质调查队施工完成的地热井终孔深度1 602.47 m, 井口水温52℃ (表1) 。
1.2 龙门地热井分布及开发利用
目前, 龙门自伊河滩至西山一带共施工地热井11眼, 主要分布在河南省煤田地质局二队、玉隆苑、梦桃源、凤翔山庄、洛阳粮库等地 (表2) 。洛阳粮库自20世纪70年代末即启用04-5孔开发热水用于洗浴;90年代初开发1303孔热水用来洗浴、制作矿泉水;2003年河南省煤田地质局二队地热井开发制作矿泉水。此后西山一带相继施工地热井8口。
但由于地热资源开发利用缺少整体规划, 出现无序开采, 开发利用仅限于洗浴, 没有合理利用, 地热资源浪费严重, 且开采热水引发环境问题, 无评估报告及治理措施。
2 地热田成因分析
2.1 热源及传导
受控热构造影响, 深部岩浆岩沿F1、F2断层断裂带侵入, 岩浆岩所含大量放射性同位素蜕变所产生的巨大热流即为地热田的热源, 热流的传导主要是通过深大断裂及岩石的传导为主, F1、F2断层是热水流传导的主要通道, 沿之上涌的巨大热流被寒武灰岩以上的盖层封堵, 使储热层的地下水得以加热与封存。
2.2 控热构造
形成于燕山早期的草店断层和魏湾断层为2条平行的北西向正断层, 因其具多期活动性, 断层破碎带及两侧岩石裂隙发育, 是深部热能上涌的良好通道, 是热储层热能的主要供给源之一, 也是造成龙门地热异常区的重要因素, 为区内主要控热断裂。燕山运动晚期, 构造运动达到高潮, 区内产生了伊河断层、寺沟断层等北东向断层, 其力学性质具有压扭转变为张扭的过程, 断裂带及其影响带岩石破碎, 裂隙发育构成地热流体的储集空间, 起着既导水又导热的作用, 属导热断层。龙门地热田寒武系岩溶水循环系统剖面如图1所示。
2.3 热储结构
龙门地热异常区主要处于龙门一带草店断层与魏湾断层所夹持的断块间, 根据区内玉隆苑地热井及凤翔山庄地热井资料, 主要为寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系及第四系地层。岩性主要是灰岩、砂岩、泥岩砂质泥岩及新生界的松散层。
(1) 热储层。主要是寒武系灰岩, 热导率高, 分布较稳定, 为区内主要储热层。该层受构造影响, 岩石破碎, 岩溶较为发育, 富水性强, 明显具承压性, 单井涌水量为20~96 m3/h。
(2) 盖层。在草店断层与魏湾断层所夹持的断块间寒武系灰岩上部有较厚的第四系黏土层及新近系、石炭系、二叠系、三叠系地层中的泥岩和砂质泥岩层覆盖, 由于其具有较低的导热率, 形成地热较好的盖层。
2.4 地下水补给与排泄
区内西南部接受大气降水下渗补给地下水, 当地下水向下运移到一定深度, 经深部循环加热, 向北东径流至龙门一带遇F1断层受阻, 沿断裂破碎带上涌至地表或浅部, 通过F41等导热断层或储热层 (寒武系灰岩) 向北径流, 从而形成龙门地热田, 其排泄方式以温泉自然排泄或热水井人工抽排为主。
2.5 水温与水位的动态变化
据调查, 目前龙门地热田完工有11口热水井, 井深49.00~1 152.78 m, 地热流体温度43.8~98.5℃, 具有热储埋藏浅、水温较高的特点。
(1) 水温。热水井的分布大部分在龙门口以西, 按热水温度可分为2带。其中, 第1带:中温地热资源带水 (90℃≤t<150℃) , 玉隆苑 (98.5℃) , 梦桃园95℃ (2口) , 凤翔山庄 (72℃, 有凉水混入) , 本带呈北西向分布 (共4口) 。第2带:低温地热资源中的温热水 (40℃≤t<60℃) , 粮库 (2口) 51℃, 东山宾馆 (35℃原为51℃, 有凉水混入) , 煤田二队 (43.8℃) , 银杏仙庄 (56℃) , 益寿康50℃2口, 共7口。
(2) 水位。最高水位标高在梦桃园2号井, 为+185.85 m, 最低水位标高+146.96 m, 为银杏山庄。自流井2个, 煤田二队和东山宾馆。与原成井时水位对比, 大部分水位略有升高。
2.6 地热流体水化学特征
中温地热资源水井为高矿化度水, 不能饮用, 属医疗矿泉水;低温地热资源水多为医疗矿泉水, 其中煤田二队 (已开发利用) 、粮库为饮用矿泉水。中温地热水代表了龙门地热田地热流体水化学特征。
根据收集到中温地热资源水井 (玉隆苑、凤翔山庄及东山宾馆地热井) 地热流体样品测试分析结果分析 (表3) , 龙门地热田中温地热资源地热流体具备以下特征:
(1) 地热流体水化学类型为HCO3·SO4-Na·Ca及SO4·Cl-Na, 其中H2Si O3含量51.48~156.58 mg/L, 氟含量1.48~6.68 mg/L。
(2) 地热流体Na+、K+、Cl-浓度明显高于冷水, 表明普查区深部地下水在循环过程中受上部冷水混合作用的影响较小。
(3) 地热流体Mg2+浓度低于冷水, 表明地热流体所处的热储温度稳定, 水/岩 (在热能驱动下) 交换较充分且接近平衡, 因为水/岩反应中Mg在水中的离解量与温度有直接相关, 在温度较低的冷水中Mg的离解量增加, 这同样显示地热流体受上部冷水混合作用的影响较小。
(4) 地热流体氟 (F) 和偏硅酸浓度远高于冷水均值, 因花岗岩往往含硅、氟都较高, 这是地下水偏硅酸、氟含量增高的内在因素;深大断裂带的存在是偏硅酸、氟在地下水迁移富集的重要通道;地下水径流缓慢是偏硅酸、氟在地下水迁移富集的重要动力条件, 因此, 来自深处的深层承压水偏硅酸、氟含量往往较高。
mg/L
3 结语
综上分析可知, 地热田热水的水位、水温、水质、循环深度、补给区域均不同于冷水, 与龙门泉群涌水的特征有明显不同。这些特征指示地热流体来自地层深部, 根据Si O2的地热温标, 初步估算热水的循环深度4 000~5 000 m, 由地表水进入至深层岩浆热源加热后, 上升至地表。由此可以确定, 龙门地热田热储为寒武系灰岩, 盖层有第四系黏土层, 第三系、石炭系、二叠系及三叠系地层中的泥岩和砂质泥岩层, 热源来自地下深部岩浆侵入体, 控热构造为草店断层及魏湾断层, 地热勘查类型为热储呈层状兼有条带状热储特征, 含中低温地热流体, 即Ⅱ-3型。地热流体地热流体温度43.8~98.5℃, 水化学类型为HCO3·SO4-Na·Ca及SO4·Cl-Na。
参考文献
[1]冯跃封.龙门地热田温热水成因探讨[J].焦作工学院学报:自然科学版, 2004 (6) :443-446.
地热种菜增产致富等 篇11
时闻祥
今年39岁的卢伟，家住松原经济开发区兴原乡前瓦房村，1998年，卢伟和妻子孙凤梅建起400平方米的蔬菜大棚。从此，卢伟就开始种植大棚蔬菜。为了保证大棚内的温度，卢伟在大棚内搭了四个火炉，两人每隔1小时就要添一次煤，连续24小时不停歇，但温度还是不太稳定。
一天，卢伟还像往常一样给炉子添煤，由于“炉钩子”使用时间过长，被烧红了，不能用了，卢伟就找来一桶凉水，将“炉钩子”放入水里，待冷却后继续使用。当“炉钩子”被放入水中的一刹那，水中发出“滋滋”的响声，接着冒起一股水蒸气。此时卢伟想，有没有什么办法能让地下也产生这种热气，让地表均匀受热呢?
有了想法，卢伟便开始研究，他首先想到了“地火龙”，但由于“地火龙”必须利用烟道，烧柴既费时费力，又污染环境。所以这个想法被卢伟自己给否定了。随后，他又想到现在楼房取暖用的“地热”会不会可行呢?2003年7月，卢伟把这个想法落到实处，为了节省投资，他购买一些地热水管余料，自己动手拼接，用了一个月的时间，成功地将地热水管安装在地表下25公分处。由于不知道安装后效果如何，卢伟在大棚内只安装了一半地热水管。经实验，安装了地热水管的那一半明显比没安装的植株生长茂盛，产量也有所增加，而且可以随时调整温度。转年，卢伟将整个蔬菜大棚都安装了地热水管。
使用地热种菜已有5年的时间，孙风梅说：“很多蔬菜批发商都来我们这进货，不管什么时间，只要有人来批菜，我们都能接待。”据介绍，安装地热后蔬菜的成熟期要比以前提前一个月，收入也增加了。
果品卖高价有诀窍
荆丛林
科学生产严格管理
生产是果品的第一关口，是决定果品品质的关键所在，果园管理是否科学决定果品的品质，也影响到果品的价格和收益。因此，这一环节中，果农一定要讲科学，诸如不要使用农药。不施用化肥，按照有机产品的标准组织生产，使果品的品质达到一流，为参与市场竞争奠定基础。
宣传在先卖果不难
作为产果区的政府部门、果业协会要发挥优势，充分利用互联网、电视、电台、报刊等媒体，发布果品信息，还可组织一些像“西瓜会”、“苹果节”之类的活动，宣传造势，吸引客商。有经济条件的果农，也可以自己花钱利用媒体进行宣传。
包装一变价格翻番
俗话说：货卖一张皮。现在产果区的果农及经销者越来越重视果品的包装了。果品包装朝着两个趋势发展：一是大包装向小包装发展。以苹果为例，原来的包装箱都在20公斤以上，30公斤的相当普遍，现在流行10公斤以下包装。二是高档化。外包装箱设计非常精美，具有一定造型和华美逼真的图片，非常吸引人们的眼球，内包装也发生着变化，由网套向包装纸、网套、小包装盒三组合发展。另外，透明包装、组合包装、礼品包装成为果品包装的潮流。
注册商标打出品牌
由于地域不同，果品的品质有较大差别，所以，为了使自己的优质果品能够卖到优价，必须申请注册自己的商标，打出自己的品牌，参与到市场竞争中去。注册商标不一定要每个果农都出面注册，可以是某一区域内的果品，由政府部门或果农协会组织出面注册，商标由某一区域的果农或果商共享。
贮藏保鲜增值不难
近几年的水果市场行情是，果品大量上市的旺季价格较低，而在淡季物以稀为贵。不少地方的果农、果商、经纪人采用冷库、气调库在采摘季节把水果包装贮存，然后在淡季陆续供应市场。一般情况下，以10公斤红富士苹果为例，一箱苹果成本价为30元，贮藏保鲜到春节后可售到50元，除去贮存成本5元，一箱果增值在15元左右，效益是可观的。
水果加工效益倍增
地热系统 篇12
地热水是埋藏于地壳岩石的孔隙、裂隙和溶洞中温度超过25℃以上的地下水。地热水资源属于有限制的可再生资源, 可以通过回灌达到原有的平衡状态, 如采取合理的开发利用方式, 则是一种取之不竭、用之不尽的清洁能源。鞍山市总面积9 251 km2, 辖海城市、台安县、岫岩县、千山区及城区。除台安县及城区没发现地下热水外, 其余地区均开发利用了地热水资源, 按其所处地质构造位置和分布上的特点, 划分为鞍山地热区、岫岩地热区。在鞍山地热区内, 由东向西, 依次建立了千山倪家台地热水保护区、汤岗子地热水保护区、海城市东四方台西荒地地热水保护区。
1 鞍山地热区地质概况
1.1 地 层
区内出露地层主要为太古界鞍山群和下远古界辽河群, 它们构成了本区的结晶基底。沿基底断裂带或山间盆地有中上元界青白口系、震旦系, 古生界寒武系沿积。在西部平原区, 尚有古生界奥陶系, 中生界株罗系、新生界第三系和第四系沉积。
1.2 岩浆岩
区内岩浆活动强烈, 以太古代和早-中侏罗纪花岗岩为主, 还有前震旦纪镁-铁质侵入岩以及晚期花岗斑岩、闪长岩, 煌斑岩等脉岩。
1.3 地质构造
大地构造位置处于华北地台上的3个Ⅲ级构造单元的交接部位。北侧为太子河凹陷, 南临营口-宽甸隆起, 西侧下辽河凹陷。Ⅳ级构造单元为鞍山凸起。由于多期构造运动的叠加, 区内构造复杂, 褶皱断裂构造均很发育。
1.4 水文地质特征
地热水主要赋存于千山花岗岩构造裂隙中, 各地热水区均沿寒岭断裂由东向西依次展布, 构成了近东西向的地热带。地热区地热水储存部位是第四系松散层和基岩构造裂隙, 地下水的补给方式以大气降水直接渗入补给和大气降水汇聚成地表迳流后再补给为主。
2 鞍山地热区地热资源评价
鞍山地热区包括千山倪家台地热田、汤岗子地热田和海城市西荒地热水区, 在估算各热田地热水资源量时, 对地热田基底顶板等深线, 等温线图及各热田地热井地温垂向变化特征进行分析, 同时结合鞍山市水利局提供的各地热区勘察实测数据, 从而确定各类参数。
2.1 地热水存储量计算
地热水储存量计算公式如下:
式中:W总为热储系统内储存的地热水总储存量, m3;W容为热储层演示孔隙中的地热水容积, m3;W弹为承压热储层弹性储存量, 即惹出在开采过程中, 由于减压后从热储介质中释放出来的热水量, m3;A为热储面积, m2;H为热储厚度, m;ϕ为热储层岩石孔隙度, %;μ*为热储层储水 (或释水) 系数 (无因次) ;h为热储层自顶板算起的承压力水头高度, m。
计算参数的确定是选取鞍山地热资源勘察所获取的实测数据, 在不能满足计算需要的情况下, 引用了鞍山地热区以往的各项地质勘查工作所取得的实测参数。从而计算得出倪家台地热田地热水存储量为1.528 8亿m3, 汤岗子地热田地热水存储量为1.511 3亿m3, 海城市西荒地热水区地热水存储量为2.116 0亿m3。
2.2 地热水可开采量计算
2.2.1 倪家台地热田地热水可开采量
采用稳定流平均布井法, 公式如下:
式中:Q开为地热田地热水可开采量, m3/d;A为地热田面积, m2;R为单井开采影响半径, m, 取倪家台地热水保护区单井开采影响半径为350 m;n为地热田布井数;Qi为单井地热水可开采量, m3/d, 取倪家台地热井可开采量38 m3/h为代表值。
通过公式 (2) 计算出倪家台地热田热水可开采量为2 978 m3/d。
2.2.2 汤岗子地热田地热水可开采量
汤岗子热田分为东、西两个热储, 两者之间在现勘深深度内无水力联系, 分别利用下降漏斗法计算设计开采量, 而后相加成为全热田的开采量, 按下式计算:
式中:Q允为推算的区域允许开采量, m3/d;S允为设计的区域漏斗中心允许水位下降值;a为区域内开采量等1 000 m3/d时水位下降值;Q开为区域实际开采量, m3/d;S为与Q开相对应的区域最大水位降深值, m。
选取汤岗子热田东部热储T1-1号、T2-1号、T3-1号井, 由于分布较为集中, 分别形成小漏斗。以井深当权, 计算各小漏斗的最大降深值的加权平均值, 作为东部热储的最大水位下降值, 各井开采量的代数和, 作为区域实际开采量。计算结果如表1。
西部热储以T4-1号井水位降深9.52 m当作实际开采量1 081.7 m3/d的区域漏斗最大水位下降值。分别计算西、东部热储地下水单位水位下降值a西=8.80, a东=31.49。
将计算出的a值, 代入下降漏斗法计算公式, 分别计算西部热储、东部热储设计区域漏斗中心允许水位下降值条件下的允许开采量, 如表2。
汤岗子地热区地热水开采量为东、西热储两者预测允许开采量之和, 为2 496.9 m3/d。
2.2.3 海城市西荒地热水区地热水可开采量
(1) 容积储存量, 计算公式如下:
式中:Vv为容积储存量, m3;V为热储体体积, m3;n为热储岩体的裂隙率, 取值为5%;A为楔形底面积, m2;M为楔形体高, m。
根据科研结果, 热储体形状为楔形体, 式中A为楔形底面积, 2.6 km2, 按地震法浅层水温异常, 土汞异常面积确定。M楔形体高, 以西荒地热水区推算的地热水循环深度选定, 取值2 600 m。
从而计算结果V=3.38×109 m3, 则Vv=1.69×108 m3。
(2) 弹性储水量。
因热田储热体形状认为是楔形体, 故取弹性储水量的一半作为西荒地热水区的可开采量, 为2.130 2×107 m3。当热储层的储水系数取值为1.005 6时, 计算热田可开采量为7.843 7×107 m3, 取其平均值为4.986 9×107 m3。
(3) 井孔水量的计算。
以实际试验资料 (依据各井孔抽水试验、放水试验实际资料) , 计算含水层井孔出水量, 如表3。
注:井孔过水段直径ф168 mm以上。
西荒地热水区与汤岗子热田之西部热储具有很强的相似性, 从而作比拟分析, 结果认为西荒地热水区单井开采量大于3 600 m3/d。
3 地热水开发利用现状及存在问题
鞍山地热区距市区很近, 开发历史悠久, 随着国民经济的发展和改革开放的深入, 开发利用地热水的投资渠道增多、规模更大, 现在已建成了以疗养、度假、培训、娱乐餐饮为主的综合性利用方式, 如表4。但在高度的开发利用过程中, 地热水资源遭到破坏, 对其可持续性造成了严重威胁, 存在以下问题。
(1) 通过评价计算得出, 倪家台地热田和汤岗子地热田的地热水开采量分别为2 978 m3/d和2 496.9 m3/d, 地热区的实际开采量高于评价得出的可开采量, 同时存在开采布局不合理, 开采井过于集中, 造成了当地地热水位持续下降。目前汤岗子地热区静水位每年下降近0.5 m, 倪家台热田水位急剧下降, 水量也明显减小。
(2) 技术资金投入不足, 管理手段有待完善。鞍山市地热水资源管理经费主要来源于征收的地热水资源费, 其主要用于工作人员的开支, 没有更多的资金用于管理与技术的改进, 导致在地热水的水量、水质、水位等基础数据的采集与处理还处在手工操作和人为决策的水平, 未建立起动态监测体系。
(3) 高效产业化水平不高, 热能资源利用率低。鞍山市部分地热企业生产工艺流程落后, 技术力量薄弱, 经营粗放单一, 竞争无序, 盲目追求高额利润。虽然加大了惩治力度, 但仍有企业不按规定开采, 不采取综合利用措施。鞍山市现有的地热水开发利用单位多局限于洗浴、养殖, 温泉及井采地热水一次利用后直接排放, 热能资源未得到充分利用。
(4) 地热尾水未处理, 造成环境污染。从鞍山市地热利用现状来看, 大多数的地热水用于洗浴, 热水用完后一般直接将其排入下水管道进入城郊排水系统或地表水体, 排放温度普遍大于35 ℃。
(5) 地热水回灌率低。由于鞍山市没有回灌系统, 采灌严重失衡, 引起热储层水位大幅度下降, 形成了水位下降漏斗区。
4 解决对策探讨
(1) 严格控制地热水的开采量, 执行倪家台地热田日取水量1 899 m3的批准水量, 汤岗子地热田由于考虑保护热矿泥资源, 应该控制在800 m3以下。倪家台热田开采井较为集中, 应采取间歇性开采, 避免同一时段集中开采。
(2) 争取各级政府部门对鞍山市地热水技术资金的支持, 完善和加强对不同层位地热水资源的水位、水量、水质、水温的长期监测工作, 从而及时掌握其在开采过程中的变化过程, 形成动态的监测体系。
(3) 应以可持续发展、开发与保护并重和统一管理为原则, 根据鞍山市地热水的用途不同, 以特色为依托, 建立多种管理模式, 见图1。以整合地热水资源, 高水平、高起点制定并严格执行地热水资源开发规划, 建立权威、高效、协调的地热水资源管理体制, 引导鞍山地热水资源开发向科学化和有序化发展。
(4) 鞍山市地热水在用水过程中, 应根据地热资源特点和周边地形环境条件, 确定地热水资源的开发利用形式, 适当增加对地热农业温室种植, 地热鱼塘养殖, 地热水供暖, 热泵技术利用等多样化、技术化产业的直接投入。对于单纯性的洗浴产业, 应提高经营门槛, 加大审批标准和监管力度, 对浪费严重和尾水污染巨大的经营单位, 予以关停和整顿。最终地热资源开发利用模式应以梯级开发、综合利用为主, 建成良性循环的地热开发体系, 见图2。
(5) 回灌工作应该作为鞍山地热区开发的重点。回灌可以减缓热储压力的下降, 可以利用热储岩石骨架的热量, 所以应尽早开展回灌实验, 从而达到生产性回灌阶段。
摘要：对鞍山地热区的3处地热田进行评价, 采用稳定流平均布井法、下降漏斗法、比拟法分别对各热田地热水开采量进行计算, 同时分析各保护区开发利用过程中存在的问题以及其他影响地热资源可持续开发利用的相关因素, 探讨性提出对策建议。
关键词：鞍山地热区,地热水评价,问题及对策
参考文献
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