中深層地?zé)峒夹g(shù)在典型供熱項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

趙仕龍

摘 要：本文主要以研究中深層地?zé)峁┡夹g(shù)為目的，研究?jī)?nèi)容包括國(guó)內(nèi)外地?zé)豳Y源情況，國(guó)內(nèi)中深層地?zé)崂们闆r以及中深層地?zé)崂眉夹g(shù)路線等，同時(shí)通過對(duì)典型供熱項(xiàng)目的案例應(yīng)用進(jìn)行分析，探討中深層地?zé)峁┡?xiàng)目的技術(shù)適用性以及經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：中深層地?zé)?供熱;經(jīng)濟(jì)性

一、地?zé)豳Y源簡(jiǎn)介

地?zé)豳Y源統(tǒng)稱為地?zé)崮?，主要來自地球核心的熔融巖，一般是以熱能的形式存在。一般熔融巖的溫度可達(dá)7000℃左右，而在地下100公里左右的深度，地?zé)岬臏囟葧?huì)降至1000℃左右，這時(shí)地地球內(nèi)部熱能透過地下水及熔巖的涌動(dòng)至離地面1至5公里的地殼，從而將熱力傳送到接近地面的地方，高溫的熔巖將地下水以及巖石土壤加熱，通過熱傳導(dǎo)作用就形成了地?zé)崮堋?/p>

從能源的利用方式與轉(zhuǎn)換方法的角度出發(fā)，一般可以將地?zé)崮芊譃楦邷責(zé)?、中溫?zé)帷⒁约暗蜏責(zé)崛糠帧?/span>

一般來說溫度大于等于25攝氏度的地下熱能，都可稱作地?zé)崮?，高溫?zé)岬臏囟纫话愦笥?50℃;中溫?zé)峤橛?0到150℃;低溫?zé)岬陀?0℃。

地?zé)豳Y源的利用按照不同的溫度段一般可以通過高溫發(fā)電，中溫直接換熱以及低溫?zé)岜锰嵘N方式加以利用，不同溫度段的使用方式可歸類如下表：

目前行業(yè)從提高地?zé)豳Y源利用率的角度，一般采用地?zé)岬奶菁?jí)利用和綜合利用，如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，工業(yè)蒸汽供應(yīng)等。

本文主要以中深層地?zé)崮芄┡癁檠芯繉?duì)象，主要討論中深層地?zé)峁┡夹g(shù)，地溫能：溫度<25℃的地溫能不做討論。

二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

世界范圍內(nèi)的地?zé)醿?chǔ)量非常豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)約有1.45×1026J，相當(dāng)于5×105億噸標(biāo)煤。世界上已知的地?zé)豳Y源比較集中地分布在三個(gè)主要地帶：一是環(huán)太平洋沿岸的地?zé)釒?二是從大西洋中脊向東橫跨地中海、中東到我國(guó)滇、藏地?zé)釒?三是非洲大裂谷和紅海大裂谷的地?zé)釒?。這些地帶都是地殼活動(dòng)的異常區(qū)，多火山、地震，為高溫地?zé)豳Y源比較集中的地區(qū)[1]。

由于目前熱泵技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步，地?zé)豳Y源在制冷采暖行業(yè)中的占用的比例越來越高，尤其是近些年全球化環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，更是間接促進(jìn)了地?zé)崮荛_發(fā)利用的快速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已有70多個(gè)國(guó)家對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用，年利用總量達(dá)7.26×1010KW，每年保持約13%的增長(zhǎng)率。

我國(guó)的地?zé)豳Y源相對(duì)比較豐富，在東北，華北以及西北地區(qū)地?zé)岣邷刭Y源較豐富，但就全國(guó)范圍來看，中低溫地?zé)豳Y源-熱儲(chǔ)溫度（25—150℃）較為普遍。同時(shí)，全球地?zé)崮艿脑u(píng)價(jià)指標(biāo)“資源基數(shù)”為140×106EJPa，而我國(guó)為11×106EJPa，接近全球總量的8%。而且近年來我國(guó)的地?zé)崮芫C合利用均以每年超過10%的增速快速增長(zhǎng)，目前地?zé)豳Y源直接利用的設(shè)備裝機(jī)容量位列世界之首，但由于地理?xiàng)l件，經(jīng)濟(jì)性的影響，目前全國(guó)地?zé)岚l(fā)電設(shè)備的裝機(jī)增容較少。

總體而言，我國(guó)目前地?zé)豳Y源的綜合利用總量居世界前列，尤其是對(duì)中低溫地?zé)嶂苯永玫拈_發(fā)量達(dá)到3056GW，其設(shè)備的裝機(jī)容量達(dá)到107.79GW，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，對(duì)地?zé)豳Y源的開發(fā)仍將以10%-12%的速度增長(zhǎng)。

三、中深層地?zé)崂梅绞?/p>

中深層地?zé)峁峒夹g(shù)原理如圖3為中深層地?zé)峁┡囊话愎に嚵鞒蹋?/p>

地?zé)崽菁?jí)利用就是根據(jù)地?zé)崴臏囟确謱臃旨?jí)的從地?zé)崴刑崛崃浚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)取熱不取水的狀態(tài)。具體的工藝流程描述如下：地?zé)崴紫韧ㄟ^板式/容積式換熱器換熱，通過加熱供熱管網(wǎng)回水管中的熱水實(shí)現(xiàn)末端風(fēng)機(jī)盤管/散熱器等系統(tǒng)的用戶采暖;再通過二次換熱設(shè)備加熱供熱管網(wǎng)中回水供給地板輻射采暖系統(tǒng)，換熱完成后的地?zé)崴梢栽倮脽岜眉夹g(shù)提溫繼續(xù)供給末端熱用戶，在這三個(gè)溫降級(jí)次間，可以根據(jù)末端用戶的需要，拓寬生活洗浴、康樂理療、工業(yè)需求等項(xiàng)目，使地?zé)崴亩喾N功能得以充分發(fā)揮。當(dāng)然，如果系統(tǒng)保證完全密閉無污染的情況下，可以采用地?zé)崴苯庸?yīng)末端用戶，可以減少換熱過程中的熱損失，提高地?zé)豳Y源的利用率。

四、中深層地?zé)峁┡湫桶咐治?/p>

下面以一個(gè)30萬m2的小區(qū)為例，討論地?zé)峁┡耐顿Y估算和經(jīng)濟(jì)效益。

利用地?zé)崮転闊嵩?，新建采水?口、回灌井3口、換熱站1座，小區(qū)供暖。地?zé)峋畯酿^陶組取熱，熱指標(biāo)37W/m2，地?zé)崴疁囟葟?8℃利用到42℃。通過指標(biāo)法，參照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算：

五、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)中深層地?zé)峁┡湫晚?xiàng)目的分析可知，中深層地?zé)嵩谌細(xì)赓M(fèi)用較高地區(qū)具有很好的推廣性，在取暖費(fèi)僅有18元的情況下，仍然能實(shí)現(xiàn)9.5%的收益率，因此，在了解開發(fā)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源情況后，若地?zé)釛l件良好（地?zé)豳Y源儲(chǔ)量豐富，回灌條件良好），可優(yōu)先使用中深層地?zé)嶙鳛楣嶂髁嵩?，從而提升?xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，提高當(dāng)?shù)氐目稍偕Y源綜合利用率。

對(duì)于中深層地?zé)醿?chǔ)量一般，出水溫度較低不適宜直接換熱采暖的地區(qū)，可通過優(yōu)化工藝流程，采用熱泵等輔助設(shè)備將供水溫度提升后實(shí)現(xiàn)供暖目的，其經(jīng)濟(jì)性可在具體項(xiàng)目中進(jìn)一步探討。