關(guān)于地熱供暖技術(shù)研究與討論

張紹輝

摘 要：為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標,國家制定了“十五能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃”,要求調(diào)整能源結(jié)構(gòu),減少燃煤造成的污染,大力發(fā)展新能源可再生能源的利用技術(shù),其中提到要充分利用地熱資源。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,地熱作為一種清潔能源用于采暖,在我國北方城市得到迅速發(fā)展。本文探討了地熱供暖的原理、優(yōu)勢及相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地熱供暖原理優(yōu)勢技術(shù)

1地熱供暖技術(shù)原理

低溫輻射地板采暖是通過埋設(shè)于地板下的加熱管——鋁塑復合管或?qū)щ姽埽训匕寮訜岬奖砻鏈囟?8至32攝氏度，均勻地向室內(nèi)輻射熱量而達到采暖效果。同時它可以由分戶式燃氣采暖爐、市政熱力管網(wǎng)、小區(qū)鍋爐房等各種不同方式提供熱源。

2地熱在國內(nèi)的應(yīng)用概況

改革開放后，隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展我國能源消費迅速增長，在國家能源緊缺的情況下，地熱資源作為可再生的綠色清潔能源已經(jīng)顯示出了巨大的潛力，逐漸應(yīng)用于發(fā)電、供暖、醫(yī)療保健、洗浴和旅游度假、養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)溫室種植和灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、礦泉水生產(chǎn)等廣泛的領(lǐng)域，中低溫地熱資源開發(fā)利用還引發(fā)了圍繞房地產(chǎn)開發(fā)、旅游業(yè)等的地熱開發(fā)熱潮。我國利用地熱資源的方式主要是高溫地熱發(fā)電和中低溫地熱直接利用。

3地熱水供暖優(yōu)點

3.1余熱利用、經(jīng)濟節(jié)能

采用高溫水源熱泵機組可直接回收利用低溫地熱水、地熱尾水、含油污水及其它各種溫度在30℃~60℃之間的中低品位余熱資源,從根本上解決了此類余熱資源不能被熱泵機組直接回收利用的現(xiàn)狀。機組制熱工況出水溫度可根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié),最高出水溫度可達90℃,可滿足不同用戶的空調(diào)、供暖、制備生活熱水的需求,低溫地熱水+高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐進行冬季供暖無須改造供暖末端及現(xiàn)有供暖管網(wǎng),從而使現(xiàn)有資源得到了最合理的利用。

3.2綠色環(huán)保、效益顯著

采用地熱水+高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐可取得很好的環(huán)保效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng),避免了燃煤鍋爐的廢氣、廢渣對周圍環(huán)境的污染,省掉了燃煤的運輸費用、貯煤場地費用、除塵費用、灰渣的運輸處理費用等。同時解決了低溫地熱水或地熱尾水排放后對環(huán)境造成的熱污染的問題,經(jīng)此方案后,尾水的溫度只有18℃左右遠低于國家規(guī)定的小于30℃的標準。

3.3一機多用,節(jié)約資金

在該項目中,利用高溫水源熱泵提供冬季供暖的同時,還可提供夏季制冷,從而避免了中央空調(diào)系統(tǒng)的重復投資。

3.4性能穩(wěn)定、安全可靠

水源熱泵運行自動化程度高,運行人員少,無壓力容器存在,安全性好。地下水溫度穩(wěn)定,水源熱泵供熱為連續(xù)供熱,溫度恒定,人體的舒適感好。

4地熱供暖相關(guān)技術(shù)探討

4.1淺層地熱能與熱泵技術(shù)

地熱能利用包括發(fā)電和熱利用兩種方式，技術(shù)均比較成熟，在發(fā)達國家已得到廣泛應(yīng)用，近5年來全世界地熱能熱利用年均增長約13%。淺部地熱能是指地表以下的所有物質(zhì)，比如地下水、沉積物、巖石等所含有的熱量，以它們所具有的溫度來顯示。淺部地熱能是一種可重復再生的、可無間斷獲取的、可持續(xù)利用的、清潔環(huán)保的能源，也是經(jīng)濟上可行、技術(shù)上可靠的能源。目前，從地下大約200米的深度內(nèi)獲得地熱能源，用來提供房屋的供暖以及供冷（降溫）所需的能源是沒有問題的。經(jīng)過多年的研發(fā)與實踐，以地下水開采井、井下?lián)Q熱器以及換熱樁等技術(shù)途徑獲得淺部地熱能源，這些技術(shù)與熱泵技術(shù)結(jié)合使用。熱泵可以從溫度較低的熱源中獲取熱量，釋放出較高溫度的、可利用的熱量。使用水源熱泵供暖，采用地源熱泵技術(shù)，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)將地下水在建筑物內(nèi)部完成熱交換，被稱作“地溫空調(diào)”。

4.2深層地熱能與開采技術(shù)

地球深處地熱能是極其豐富的。鉆探技術(shù)與以回灌為主的熱儲技術(shù)的進步是開發(fā)利用這種地熱能的技術(shù)關(guān)鍵。目前，這種技術(shù)進步使深部地熱能在經(jīng)濟上具有了可行性。

4.3深層地熱能與淺層地熱能開采相結(jié)合

由于深層與淺層地熱能開采技術(shù)的發(fā)展，實際應(yīng)用中通常采用二者結(jié)合的設(shè)計方式。例如，北工大體育館供暖時，從深層地熱開采井中提取的溫度較高的地熱水，直接經(jīng)過板式換熱器將部分熱量交換給風機盤管中所用的供暖用循環(huán)水，以達到基本不消耗電能的前提下解決一部分體育館供暖熱源；經(jīng)過熱交換后的地熱水溫度降低為45℃左右，該溫度的地熱水雖然不能直接用于供暖，但仍具有很高的品味，所以采用熱泵繼續(xù)提取45℃地熱水中的熱量交換給風機盤管中所用的供暖用循環(huán)水，以達到消耗少量電能的前提下解決大部分體育館供暖熱源的目的，經(jīng)熱泵提取熱量后的地熱水溫度繼續(xù)降低至15℃～20℃后，經(jīng)回灌井回灌至地下。15℃～20℃的地熱水回灌至地下后，經(jīng)過大地地層的自身加熱作用后，溫度又自動變?yōu)?0℃以上，在這一過程中，絕大部分能量來自于土壤，僅消耗微量的電能循環(huán)地熱水，這也就是深層地熱高效節(jié)能的原因所在。制冷時，從淺層水源空調(diào)開采井中提取的溫度恒定為15℃的淺層地下水，經(jīng)過熱泵吸收風機盤管中所用的制冷用循環(huán)水中的熱量，風機盤管中所用的制冷用循環(huán)水溫度降低（約為7℃），從而實現(xiàn)制冷目的；而熱泵將提取的熱量釋放到開采出來的淺層地下水中，淺層地下水溫度升高至約25℃后，經(jīng)水源空調(diào)回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的淺層地下水經(jīng)與土壤換熱后，溫度又變?yōu)榧s15℃，如此周而復始，達到制冷的目的。

5結(jié)語

地熱能源是可再生的清潔能源，能夠利用在民用領(lǐng)域，將會有效減少民用能源消耗及污染，緩解能源緊張和供應(yīng)的壓力，為國家節(jié)能減排政策做出巨大貢獻。是推動節(jié)能減排工作，獲得良好經(jīng)濟、環(huán)保效益的有效途徑之一。

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