深井地熱資源在建筑供熱系統中的利用研究

(1，3，4.青島市建筑設計研究院集團股份有限公司 山東 青島 266000；

深井地熱資源在建筑供熱系統中的利用研究

盛良薇1楊寶金2畢建強3于志杰4

(1，3，4.青島市建筑設計研究院集團股份有限公司山東青島266000；

2.青島市城市規劃設計研究院山東青島266000)

國家經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境被破壞的代價，為了社會經濟的持續發展，提高人民居住生活質量，節約能源成為目前國家發展的重要問題，保護環境是保證經濟長期穩定增長和實現可持續發展的基本國家利益。環境問題解決得好壞關系到中國的國家安全、國際形象、廣大人民群眾的根本利益，以及全面小康社會的實現。因此充分利用可再生能源和改變傳統能原方式是我們目前的重要工作之一。

節能;可持續；清潔

引言

國家經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境被破壞的代價，為了社會的持續發展，提高人民居住生活質量，節約能源成為目前國家發展的重要問題，保護環境是保證經濟長期穩定增長和實現可持續發展的基本國家利益。

一、建筑概況

本項目位于青島藏馬山國際旅游度假區內。青島藏馬山國際旅游度假區位于黃島區藏南鎮藏馬山南側。東起千禧谷路與龍馬大道交接處，西至櫻花大道，南到龍馬大道，北達松濤路與櫻花大道交匯處。

二、工程規模及建筑功能

本項目總規劃面積32平方公里，規劃建設用地6000畝，已辦理國有土地使用證1760余畝，另外有近千畝的指標已經獲得。景區計劃投資136億元，用5至8年時間，打造成為建筑規模300萬平方米，年接待游客300萬人次，能同時容納3000人住宿、1500人會議，常住人口8萬人的大型國際養生休閑度假區。

度假區規劃布局為“三帶九區”：“三帶”即山麓景觀帶、田園景觀帶和環湖觀光帶；“九區”即山地旅游區、綠谷商務區和文化創意產業區、環山芳香植物園、旅游綜合服務區、千禧谷、詩經植物園、養老養生區、特色農業觀光園、生態農業產業園。

圖1-1 青島藏馬山國際旅游度假區總體規劃平面圖

青島藏馬山國際旅游度假區規劃為別墅區、養生養老區、溫泉區、高爾夫別墅區、拆遷住宅小區。

本項目以養老小區為例，該建筑屬于居住類建筑。夏季供冷可以采用分體空調，用戶自理。冬季需要滿足戶內溫度高于18℃，該建筑屬于高層住宅，每棟樓建筑面積大，住戶多，因此，需要采用集中式的供熱方案。

三、熱源形式

深井地熱綜合利用技術是將深層的地熱通過管道輸送出來，經過綜合換熱，供給末端使用。具有絕對綠色、環保、無環境污染，可持續性發展；利用地下高溫巖層做為熱源，供熱穩定，熱損失小；不使用地下水也不會造成地下水污染等諸多優良特點。熱泵的效率高，電耗小，費用低，深井熱不會出現使用時間過長后出現衰減。

根據建筑物性質和深井地熱技術的優勢，該項目夏季采用分體空調，冬季集中供熱采用深井地熱綜合利用技術。

四、方案依據

《辦公建筑設計規范》 JGJ67-2006

《住宅設計規范》 GB50096-2011

《住宅建筑規范》 GB50368-2005

《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》 JGJ26-2010

《公共建筑節能改造技術規范》 JGJ176-2009

《大氣污染物綜合排放標準》 GB16297-1996

《地源熱泵系統工程技術規范》 GB50366-2005

《城鎮供熱管道技術規范》 CJJ34-2010

《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》 GB50242-2002

《建筑節能工程施工質量驗收規范》 GB50411-2007

《民用建筑綠色設計規范》 JGJ/T229-2010

《冷水機組能效限定值及能源效率等級》 GB19577-2004

《清水離心泵能效限定值及能效等級》 GB19762-2007

《旅館建筑設計規范》 JGJ62-2014

《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2015)

《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》 GB50736-2012

《建筑設計防火規范》 GB50016-2014

《輻射供暖供冷技術規程》 JGJ142-2012

《綠色建筑評價標準》 GB/T 50378-2014

《通風與空調工程施工質量驗收規范》 GB50243-2002

青島藏馬山國際旅游度假區政府相關文件(詳見附錄“相關批文”)

五、方案提出

(一)地形地貌及氣候特征

本項目地形所處藏馬山，長約12公里，主峰海拔395.2米，地勢北高南低，形成溝壑密布，內有國家二級水源保護地陡崖子水庫，庫容總量為6400萬立方米。

本項目氣候處于北溫帶季風區域內，暖溫帶半濕潤大陸性氣候，空氣濕潤，雨量充沛，溫度適中，年平均氣溫12.5℃，夏季平均氣溫23℃，最熱的7月份平均氣溫25℃，最冷的1月份平均氣溫1.3℃，平均降雨量696.6mm，年無霜期平均為200天。

室外空氣設計參數如下表所示。

表5-1 室外空氣設計參數

(二)項目設計參數

本項目設計參數如下表所示。

表5-2 項目設計參數

(三)冷、熱負荷計算

根據青島市氣候條件，以及各功能區域不同的使用要求，依據有關規范通過冷、熱負荷指標，對各功能區域的冷、熱負荷進行估算，匯總如下。

表5-3 冷、熱負荷指標計算表

六、供冷供熱設備選型

(一)方案概述

養生養老區夏季采用分體空調，用戶自理。冬季采用地幔熱綜合利用技術，通過地熱水泵(3用1備)提取深層地熱，經過綜合換熱，提供采暖供回水溫度為45/35℃，選用4臺用戶側循環水泵(3用1備)輸送給供用戶使用，用戶末端采用地暖。

(二)主要設備選型

表6-2 養生養老區主要設備表

(三)設備初投資

各設備的初投資如下表所示。根據本項目用地規劃設計建議書及養老區建筑情況，養生養老區容積率取1.0，室外管線及施工估算時按照占地面積乘以15元/m2計算(包含施工費)，則室外管線初投資為450萬元。機房內輔助設備管線初投資按供冷(熱)量的0.7元/W，共567萬元。

表6-3 養生養老區供冷供熱方案初投資

注：以上價格經初步估算得出，具體投資額還需根據施工圖預算確定。上表中施工費為機房施工費，包括人工費、機械費和輔材費。

由上表可以得出，該區域供冷方案初投資及供熱方案初投資，詳見下表所示。

表6-4 養生養老區供冷供熱方案初投資匯總

(四)運行費用計算

由于夏季為分體空調用戶自理，因此，不考慮夏季供冷的運行費用，則冬季供熱運行費用為：

(520kW×3臺+45kW×3臺+37kW×3臺)×24h×0.88元/kWh×

140天×0.5=267.0萬元

由上述計算，將運行費用匯總如下。

表5-2 養生養老區供冷供熱方案運行費用匯總

七、綜合效益分析

(一)社會及環境效益分析

采用清潔能源進行供冷供熱，有著巨大的社會效益及環境效益。

采用清潔能源有利于調整能源結構，減少溫室氣體排放。從而實現可持續發展的目標。新型的清潔能源取代傳統能源是大勢所趨，能源發展軌跡和規律是從高炭走向低炭，從低效走向高效，從不清潔走向清潔，從不可持續走向可持續。大力發展清潔能源可以逐步改變傳統能源消費結構，減小對能源進口的依賴度，提高能源安全性，減少溫室氣體排放，有效保護生態環境，促進社會又好又快地發展。

(二)節能效益分析

根據以上分析，深井地熱綜合利用技術初投資偏高，但是運行費用降低，在地質及經濟條件良好的前提下，根據初投資和運行費用進行經濟性分析，結果顯示該方案經濟性能滿足項目實施要求。采用的能源為清潔能源，對環境不造成影響。是國家鼓勵推廣的系統形式，符合國家節能減排的戰略方針。該項目供冷供熱方案，滿足可行性要求，能夠運用到實際項目建設中去，并在經濟、社會、節能等方面產生效益。