地热采暖在建筑供暖工程中的应用
浅谈中深层地热技术在城市供热中的应用分析
浅谈中深层地热技术在城市供热中的应用分析发布时间：2022-12-26T07:36:47.635Z 来源：《建筑实践》2022年第17期作者：杜洪范[导读] 城市集中供热是市政基础设施建设的重要组成部分。
城市某些区域无供热热源杜洪范山东省城乡规划设计研究院有限公司，山东济南250013摘要：城市集中供热是市政基础设施建设的重要组成部分。
城市某些区域无供热热源，城区集中供热管网难以延伸至此，该区域有丰富的地热资源，因地制宜利用地热资源，采取科学合理、切实可行的中深层地热供暖方案，促进地热能科学有序、清洁高效的开发利用，满足城区采暖供热需求，补齐基础设施短板。
关键词：地热资源中深层地热供暖供热需求一、项目背景随着近几年**市**区的发展，近300万平方米的小区、公建陆续建成，而热源及配套设施严重不足，将面临着无集中供热热源的严峻问题。
目前，多数已建成小区采取燃气壁挂炉等方式，剩余大部分小区未供暖。
而中心城区的集中供热管网距离该片区较远，近期集中供热管网无法延伸至该片区。
与此同时，**区丰富的地热资源，却未得到充分利用。
本项目因地制宜利用该片区丰富的地热资源，承担该片区的供热需求，保障居民温暖过冬。
二、项目概况本项目采用“地面换热+热泵”的热源布置方式，供热管网形式均采用集中供热管网。
共新建预制保温热水管网7.5公里，能源站1座，配套地热井16口，地热井至能源站取（回）水管网3.65公里，管材PE-RTⅡ预制保温管，管径DN355-DN200。
覆盖小区实际供热面积129.2万平方米。
三、方案论证按照“因地制宜、有序推进、近远期统筹考虑”的原则，结合项目范围内地热资源分布、热负荷分布情况。
对比分析“地面换热+热泵”及“井下换热+热泵”两种热源布置方式，供热管网形式均采用集中供热管网。
地热供暖方案主要承担供热范围内2025年采暖热负荷需求。
1.中深层地热利用方式比较中深层地热主要有地面换热和井下换热两种利用方式，各有其优缺点。
地源热泵供暖方案
地源热泵供暖方案近年来，环境保护和节能减排成为了全球关注的焦点。
其中，供暖领域的能源消耗占据了很大的比重。
地源热泵供暖方案作为一种环保、高效的供暖方式，日益受到人们的关注和推崇。
一、地源热泵供暖的基本原理和优势地源热泵供暖利用地下土壤中储存的地热能量，通过热泵系统将低温热能转换为高温热能。
这种供暖方式有以下几个优势：1. 高效节能：地热能量稳定可靠，地源热泵能够将1单位的地热能量转化为3-4单位的热能，相较于传统的电采暖和燃气采暖，节能效果显著。
2. 环保低碳：地源热泵供暖过程中无烟尘、废气和噪音的排放，减少了对环境的污染，对改善空气质量和保护生态环境起到了积极的作用。
3. 稳定舒适：地源热泵供暖具有温度稳定、室温均匀的特点，可以满足人们对舒适室内环境的需求。
4. 综合运行成本低：尽管地源热泵供暖的初投资较高，但其长期运行成本较低，尤其在能源政策日益严格、燃气价格不断上涨的背景下，具有更为显著的经济优势。
二、地源热泵供暖方案的技术配置和应用地源热泵供暖的技术配置主要包括地热井、换热器、热泵主机以及室内分布系统等。
根据不同的场所和需求，地源热泵供暖方案可以选择垂直地热井和水平地热井。
垂直地热井是利用孔深为100米以上的钢管或塑料管穿透地下可生产热量的地层至地下，形成一个地热回灌系统，以达到充分吸收、循环使用地热能量的目的。
垂直地热井主要适用于空间有限、地热资源丰富的地区。
水平地热井是利用U型沟槽或螺旋式管道将低温制冷剂埋设在地下，利用地下土壤的稳定温度进行供热或制冷。
水平地热井相比于垂直地热井来说，施工和维护成本较低，适用于房地产开发以及大规模工业园区等。
除了地热井，地源热泵供暖还需要配备换热器、热泵主机等设备。
换热器用于将地热井中的低温热能传递给热泵主机，而热泵主机则通过压缩机和膨胀阀等设备，将低温热能转换为高温热能，并通过室内分布系统传送到各个供暖区域。
三、地源热泵供暖方案的发展前景和应用推广随着全球对能源环境的重视和绿色低碳的兴起，地源热泵供暖技术在各个领域得到了广泛的应用和推广。
地源热泵供暖方案
地源热泵供暖方案1. 引言地源热泵（Ground Source Heat Pump, GSHP）是一种利用地热能进行供热和供冷的系统。
相比传统的采暖设备，地源热泵能够提供更高效、更环保、更节能的供暖方案。
本文将介绍地源热泵供暖方案的原理、优势以及应用实例。
2. 原理地源热泵供暖系统的主要原理是利用地下的恒定温度作为热源，通过地源热泵将地下的低温热能提取出来，经过压缩升温后用于供暖。
地源热泵供暖的工作流程如下：1.地源热泵从地下采集热能：通过埋入地下的地热井或水井，将地下的低温热能吸收到地源热泵系统中。
2.地源热泵系统中的制冷剂：地源热泵系统通过回路中的制冷剂将地下的低温热能带到蒸发器中。
3.制冷剂的压缩：通过压缩机对制冷剂进行压缩，使其升温。
4.制冷剂的解压：经过压缩后的制冷剂进入冷凝器，通过放热使其冷却，并进一步降低温度。
5.室内供暖：冷却后的制冷剂进入室内，通过换热器将热能释放到供暖系统中，实现室内的供暖。
3. 优势相比传统的供暖方式，地源热泵供暖具有以下优势：3.1 高效节能地源热泵供暖系统利用地下的恒定温度作为热源，在低温条件下能够提供足够的热量，提高了供暖系统的热效率。
根据统计数据，地源热泵供暖系统的能效比通常为4-5，远高于传统的采暖设备。
3.2 环保低碳地源热泵供暖过程中不会产生烟尘、废气等污染物，不会对环境造成污染。
由于地下能源的使用，也不需要使用化石燃料，减少了温室气体的排放，具有较好的环保性。
3.3 稳定可靠地源热泵供暖系统的热源来自地下，地温较为稳定，不受气候变化的影响。
因此，地源热泵供暖系统在运行过程中能够提供稳定的供热效果，不受室外温度的影响。
4. 应用实例地源热泵供暖方案已经在许多国家和地区得到广泛应用。
以下是几个地源热泵供暖的实际应用实例：4.1 家庭供暖地源热泵供暖系统适用于各种类型的建筑，包括住宅、别墅等。
它可以提供稳定的供暖效果，同时具有高效节能和环保的特点，受到越来越多家庭的青睐。
绿色建筑中供热系统的设计原则与实践
绿色建筑中供热系统的设计原则与实践绿色建筑是指在建筑设计、建造和使用过程中注重环境保护、资源节约和健康人居的一种建筑模式。
在绿色建筑设计中，供热系统的设计是一个重要的环节，它旨在提供舒适的室内温度，并减少能源消耗和环境污染。
绿色建筑中供热系统设计的原则是多样化的。
首先，要选择合适的供热方式。
传统的供暖方式包括锅炉供暖、空调供暖和地板供暖等，而在绿色建筑中，更可取的方式是采用太阳能和地热能等可再生能源作为供热的主要来源。
太阳能采暖系统利用太阳能通过阳光辐射转化为热能，通过集热板将太阳能转化为热水或空气，并将其输送到室内供热。
地热能供暖则是利用地下土壤中的热能，通过地源热泵将热能吸收并输送到室内供热。
这些可再生能源不仅可以降低建筑的能源消耗，还可以减少对化石燃料的依赖，减少二氧化碳的排放。
其次，绿色建筑中供热系统的设计应注重能源节约。
在供热系统设计中，可以通过优化建筑热阻性、提高建筑保温性能，减少室内热量传输损失。
例如，在建筑结构的设计中采用保温材料，增加建筑墙体和屋顶的保温层厚度，减少室内热量的散失。
此外，还可以采用智能控制系统，通过温度传感器和自动控制装置进行室内温度的实时监测和调控，实现供热系统的精细化管理，从而达到节约能源的目的。
此外，绿色建筑中供热系统的设计也应考虑到室内空气质量和健康性。
传统的供热系统中，锅炉燃烧产生的废气往往含有一些有害物质，例如氮氧化物和颗粒物等，对人体健康有一定的影响。
因此，在绿色建筑中，可以采用清洁能源替代锅炉的使用，减少有害气体的排放。
同时，在供热系统的设计中，还应考虑到换气系统的设置，以保证室内空气的新鲜和通风，提高室内环境的舒适度。
最后，绿色建筑中供热系统的设计应注重可持续发展和环境保护。
在供热设备的选择中，应选择符合能源效率标准的高效能热泵、锅炉和太阳能集热板等设备。
此外，还应考虑使用环保的供热介质，例如环保型制冷剂和地源热泵系统中的地热水。
同时，还应合理设计供热管路，减少管道的压力损失和热量损失。
中深层地热供暖技术工程应用分析
中 深 层 地 热 能 供 暖。 国 家 能 源 局《 关 于 促 进 地 热 能开发利用的若干意见 ( 征求意见稿 )》[3]，提出 到 2025 年，地热能供暖（制冷）面积比 2020 年增 加 50%，到 2035 年，地热能供暖（制冷）面积比 2025 年翻一番。工程应用方面，截止 2017 年底， 全国水热型地热能供暖面积已超过 1.5 亿 m2，其中 河北省雄县水热型供热面积达 450 万 m2，可满足县 城 95% 的供热需求。预计至 2023 年，还将新增水 热型地热供热面积 1 亿 m2，体量稳居世界首位。截 止 2019 年底，中深层地埋管换热技术应用面积已 超过 1300 万 m2，在建项目超过 2000 万 m2[4]。
引言
根 据《 中 国 建 筑 节 能 年 度 发 展 研 究 报 告（2021）》[1]，2019 年中国建筑总运行能耗为 10.2 亿吨标煤，占全国能源消费总量的 21%，其中北方 采暖能耗 2.13 亿吨标煤，占建筑总能耗的 21%。为 缓解环境保护、经济发展与能源消耗之间的矛盾， 以地热能为代表的可再生清洁能源受到越来越多关 注。地热能可分为浅层地热能（深度 200 米以内）、 中深层地热能（深度 200~3000 米）和深层地热能（深 度大于 3000 米）三种类型，深层地热能的利用主 要是干热岩发电，目前还处于探索阶段 ；浅层地热 能土壤平均温度相对较低，冷热负荷易不平衡等特 点，制约了浅层地热能供暖的发展 ；随着勘探技术 的进步和钻探成本的降低，中深层地热能供暖具有 广阔的应用前景。
（3）理论研究进一步深化。中深层地热供暖技 术的传热过程是一个复杂的、非稳态的传热过程， 中深层换热器深入地下数千米，地温梯度成为影响 传热的重要因素之一，中深层地热传热理论相比浅 层地热系统不同，需要深入研究。
地板辐射采暖技术的应用【文献综述】
文献综述建筑环境与设备工程地板辐射采暖技术的应用前言所谓地板辐射采暖，就是在房间的地板内埋设供热管道，让40-60℃的低温热水在管内循环流动，使管道内热水将热量传递给地面，再由地面通过辐射方式传递给房间的一种供暖方式[1]。
本文主要浅谈地板辐射采暖技术的应用与发展状况，以及其舒适性与节能等众多特点的分析和构造及原理的讲述，通过和散热器采暖的对比，突出地板辐射采暖的特点和优势。
正文一、地板辐射采暖的应用及发展状况低温地板辐射采暖技术早在本世纪三十年代就在发达国家开始应用，而这项技术是1994年前后引进我国的[2]。
开始主要用于游泳馆、体育馆、医院、展览馆、宾馆大厅和一些大跨度、矮窗式的建筑中，近几年开始用于住宅建设中。
据资料介绍，20多年来，在北美、北欧以及韩国等地，低温热水壁板辐射采暖技术已得到广泛的应用[3]。
为此，加拿大等国家针对低温地板辐射采暖技术制定了许多标准。
我国的一些研究这项技术的专家和设计人员也在加紧编制有关的设计、施工、验收等规范和标准，以使得这项技术在我国的应用更规范。
随着人民生活水平的不断提高，大居室、落地窗已逐步进入家庭[2]。
在我国，地板辐射采暖技术的应用虽然不久，但由于比传统的地热方式——对流散热器采暖具有先进性、安全性、节约能源等特点，因为低温热水地板辐射采暖被认为是一种最舒适的采暖方式，在国内正得到大力的推广和应用[4]。
而且我相信在未来，地板辐射采暖将会有一个广阔的市场。
二、地板辐射采暖的特点1、舒适：由于采用辐射采暖，因为形成了真正符合人体散热要求的热环境。
它提供的热量在人的脚部较强，头部温和，正好符合人体足部血液循环差头部温度较高的特点，给人以“脚暖头凉”的舒适感[5]。
2、不占面积：不受建筑形式限制，既不占建筑面积又可使房间分隔及家具摆设随意灵活。
尤其适用于大跨度或大玻璃墙装饰的建筑及展厅的采暖需要[6]。
3、节能高效：地板辐射采暖温度分布均匀，无效热损失少，比一般对流采暖设计温度低2-3℃且能获得同样的舒适环境[7]。
工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析
文章编号:1006 2610(2023)03 0037 05工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析李艳斌,张 勇,刘 轩,薛庆庆,闫光辰(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065)摘 要:工业园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂中深层地热能供暖作为节能减排的有效方式,对实现工业园区经济㊁环保㊁低碳发展具有重要意义㊂以西咸新区泾河新城某项目为对象,通过介绍中深层地热资源直接开采利用㊁基于地热能梯级利用技术应用情况,对比分析市政热力供热投资及运行费用,提出了中深层地热能在工业园区供暖系统中的高效利用方式㊂结果表明:中深层地热能供暖系统虽然初投资增加1530万元,但是运行成本降低了21.24元/m2,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有较好的经济效益;同时,每年可节约标准煤2288.9t,SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t,具有显著的低碳环保效益㊂关键词:中深层地热;梯级利用;水源热泵;产业园;泾河新城中图分类号:TK52 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.03.008Application and Benefit Analysis of Medium and Deep Geothermal Energy CascadeUtilization Heating System in Industrial ParksLI Yanbin,ZHANG Yong,LIU Xuan,XUE Qingqing,YAN Guangchen(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited,Xi'an 710065,China)Abstract:The use of renewable energy for heating in industrial parks to reduce dependence on fossil energy is one of the effective ways to a⁃chieve energy conservation and emission reduction.As an effective way of energy conservation and emission reduction,medium and deep geo⁃thermal energy heating is of great significance to realize the economical,environment-friendly and low-carbon development of industrial parks.Taking a project in Jinghe New City,Xixian New Area as the object,by introducing the direct exploration and utilization of medium and deep geothermal resources and the application of geothermal energy cascade utilization technology,and comparing and analyzing the in⁃vestment and operating costs of municipal thermal heating system,the efficient utilization mode of medium and deep geothermal energy in the heating system of industrial parks is proposed.The results show that although the initial investment of the medium and deep geothermal ener⁃gy heating system increases by15.3million Yuan,the operating cost is reduced by21.24Yuan/square meter,The project investment recover period is9.51years,and the after-tax index of the internal rate of return of investment is11.18%,which has good economic benefits.At the same time,it can save2288.9t of standard coal,5.917t of SO2emission reduction,2.383t of NO X emission reduction,1.991t of PM2.5 emission reduction,and4699.775t of CO2emission reduction per year,which has significant low-carbon environmental benefits.Key words:medium and deep geothermal energy;cascade utilization;water source heat pump;industrial parks;Jinghe New City 收稿日期:2023-02-23 作者简介:李艳斌(1989-),男,陕西省西安市人,工程师,主要从事地热能设计研究工作. 基金项目:中国电力建设股份有限公司科技项目(DJ-HXGG-2022-07).0 前 言为贯彻落实习近平总书记在中央财经领导小组第14次会议上关于 推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神,各省市发展改革委㊁住建厅㊁自然资源厅陆续出台了因地制宜做好可再生能源供暖的指导文件,旨在切实加快推进地热能开发利用㊂地热73西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================资源作为继风电㊁太阳能后又一大清洁能源,地热资源开发利用极具发展潜力㊂我国地热资源具有蕴藏丰富㊁能量稳定性好㊁直接利用系数高等特点,地热资源研究㊁开发已取得了显著的成果,但在推广上还受到一定的限制[1-3]㊂中深层地热能主要是利用地下水或岩体中,通过天然通道或人工钻井进行开采利用的地热能,温度一般在25℃以上,埋深在200~4000m[4]㊂其利用路线主要有中深层无干扰地热技术和地热水直接利用两种路线[5]㊂中深层无干扰地热技术俗称 干热岩供暖”,它不抽取地下热水,也不是用地下水,清洁环保㊂地热水直接利用则是在允许开采地下水资源的区域采用 直接开采㊁间接换热㊁采灌均衡”的工艺技术路线[6]㊂工业产业园是我国经济发展的重要组成部分,具有经济基础好㊁能源消耗大㊁产业聚集等特点,如何实现经济㊁环保㊁高效的发展一直备受关注㊂园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂目前,我国地热资源利用主要用于住宅办公类建筑供暖㊁洗浴㊁泳池,在工业园区设置独立的分布式地热能供热中心较少㊂工业园区大都分布在城区外围,导致地热资源未能得到大力开发利用,主要受限于地区地热资源勘查不足㊁钻井失败率高㊁需科学合理开发等条件限制[7-9]㊂本文针对西咸新区泾河新城某产业园采用地热水直接利用方式,基于热能梯级利用的技术路线,通过对比市政热力供热投资及运行费用,提出中深层地热在产业园中高效利用的方式,为地区地热能开发利用提供可借鉴㊂1 地热能梯级利用技术地热能直接开采利用应用较多,但受限于设备有限温降,深井地热水经一次换热后直接排放,导致热能利用率低㊁运行费用高,地热水未得到科学利用㊂地热水梯级利用方式有效的解决了此问题,地热水采用二级~三级梯级利用,为系统提供供暖所需热量供空调末端使用(一般供回水温度为50/40℃)㊂地热水经梯级利用后最终以15~20℃回灌,地热尾水回灌率100%[10-12]㊂中深层地热水能源梯级利用不仅能提高单井供热能力和资源利用率,而且可以降低地热水的排放温度,有效节约和保护地热资源,避免热污染和环境污染,充分发挥资源效能,减少浪费,提高地热能利用效率[13-15]㊂2 项目概况及供暖技术方案2.1 项目概况本项目产业基地位于西咸新区泾河新城某产业园,地热能能源中心主要为20栋厂房,2栋配套办公,1栋宿舍楼供热㊂总供热建筑面积22.4万m2,园区内最高建筑单体48.30m㊂通过负荷计算㊁年耗热量计算,产业园总供暖热负荷14.5MW,年总耗热量为77781GJ㊂图1 产业园平面2.2 技术方案供暖系统热源采用产业园园区内开凿的2对(2采2灌)地热井,井深2600m㊂2口生产井平均产水量110m3/h,水温70℃,2口回灌井回灌温度18℃㊂在供暖季,2口地热生产井的潜水泵均提取水量110m3/h㊁水温70℃的地热水,通过除砂器㊁井水加压泵加压后全部进入板式换热器,再通过水源热泵机组升温后,为用户侧提供50/40℃的空调热水,地热尾水经清洗过滤后以18℃水温回灌至地下㊂地热水梯级利用系统原理如图2所示㊂中深层地热水供热量按照式(1)计算,通过供㊁回温差来对换热量进行核算㊂Q=cmΔT(1)式中:Q为中深层地热井供热量,W;c为水的比热容,取4.2×103J/(kg㊃℃);m为热水质量流量, kg/s;ΔT为热水供回水温差,℃㊂83李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================地热水首先通过一级板式换热器换热,直接提供水温50/40℃的采暖热水,供空调末端7164kW 的热量,一次侧水温由75℃降温至42℃;二级利用通过板式换热器,提供水温33/26℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供3650kW热量的采暖热水,一次侧水温由42℃降温至30℃(因厂区夏季有供冷需求,因此二㊁三级利用采用热泵冷凝器串联方式,在夏季匹配冷却塔制冷,本次仅对供热进行对比分析);三级利用通过板式换热器,提供水温22/15℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供热量3650kW,一次侧水温由30℃降温至18℃㊂三级利用空调热水汇集到分㊁集水汽供到厂区空调末端㊂供暖热源的主要设备及性能参数见表1㊂图2 能量梯级利用原理表1 供暖热源主要设备性能参数规格型号性能参数数量地热生产井 井深2600m(直井)水温70℃;水量110m3/h2地热回灌井 井深2600m(定向井)水温18℃;水量110m3/h2生产泵 150KQL/W180-70-55流量:126m3/h;功率:55kW;杨程:78m;转速:1480r/min3回灌泵 150KQL/W180-70-55流量:120m3/h;功率:22kW;杨程:38m;转速:1480r/min3一级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:70/42℃;二次侧水温:50/40℃;换热量:4660kW2二级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:42/30℃;二次侧水温:33/26℃;换热量:2340kW2三级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:30/18℃;二次侧水温:22/15℃;换热量:2340kW2二级水源热泵机组制热量:3783kW;制热功率:560kW;冬季:蒸发器进出水温:33/26℃;冷凝器进出水温:45/50℃1三级水源热泵机组制热量:3871kW;制热功率:603kW;冬季:蒸发器进出水温:22/15℃;冷凝器进出水温:40/45℃1 根据上述分析可知,2采2灌地热井+水源热泵机组供暖系统供热量为14584kW,可以满足该厂区的设计总热负荷需求㊂采用梯级利用板式换热器可将地热尾水温度降至18℃,再进行回灌,大大提高了地热资源的利用效率㊂供暖期可通过末端负荷需求对生产泵流量变频调节,实现水泵流量在30% ~100%调节,梯级利用水源热泵机组根据水温变化自动调节机组运行负荷,通过调节地热热水开采量满足不同负荷状态下系统的运行工况㊂与传统市政集中供热相比,产业园区抽水取热型中深层地热能供热作为典型分布式供热系统,无需市政长距离供热管网,能源中心就近建设于建筑周边㊂系统启动㊁调节㊁运行灵活,不会受到市政热力各种局限性条件限制,可根据用户需求提前开始或延长供暖期㊂非常适合在非供暖季,产业园区有空调供热需求的应用㊂3摇经济效益分析对项目而言,若采用市政热力需每年缴纳采暖费,由市政热力公司运行维护㊂采用中深层地热能93西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================是由建设方自行投资运行围护,收取采暖费由建设方所有,项目运行好,也会有很好的经济效益㊂3.1 建设投资费用分析采用城市热网供暖,需要缴纳城市热网供暖配套费,热力公司进行换热站施工㊁安装㊂收取费用按照 建筑面积×80元/m2”计取(各区域收费标准不同,本次以西安各地区为依据),收费面积为22.4万m2,该项目供热工程建设费为1792万元㊂采用中深层地热供暖,地热井打井工程费用为1497万元,水源热泵㊁水泵㊁换热器㊁水箱等设备费用为596.86万元,安装工程473.07万元㊂电气工程总费用307.11万元,自控工程总费用197.79万元,共计3322万元,见表2㊂表2 总投资估算表序号工程或费用名称估算金额/万元建筑工程安装工程设备及工器具购置其他费用合计Ⅰ第一部分工程费用1497.35473.07596.860.002567.28 1中深层地热1484.00134.57430.460.002049.03 2电气工程 191.56115.55 307.11 3自控工程 146.9450.85 197.79 3配电室土建工程13.35 13.35Ⅱ第二部分工程建设其他费用 367.31367.31 Ⅲ第三部分预备费 293.46293.46Ⅳ静态总投资 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ 3228.053228.05Ⅴ第四部分建设期利息 48.5848.58Ⅵ铺底流动资金 45.4245.42Ⅶ总投资 Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ 3322.053322.05工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元㊂正是因为地热项目前期投入较大,各地政府均出台了多重补贴政策,对采用地热能供暖项目进行补贴㊁奖励来鼓励使用可再生能源㊂3.2 项目运营费用分析本次运营分析,项目运营费计算期按20a(运营期前3a达产率均为70%,从第四年开始按设计产能100%运行)㊂建筑物折旧年限按12a计算,并考虑3%的残值;设备折旧年限按10a计算,并考虑3%的残值㊂项目全投资税后基准收益率取8%,项目资本金按建设投资的30%考虑,资本金为建设单位自筹㊂银行贷款比例按建设投资的70%㊂3.2.1 采暖收费建筑面积供热根据‘西安市物价局西安市市政公用局关于进一步明确城区集中供热价格有关问题的通知“(市物发[2012]265号),非居民用热每月每平方米不高于7.5元计算,乘层高系数㊂本项目总供能面积22.4万m2,年供热周期4个月(121 d)㊂经测算,项目达产年年供热采暖费为942.4万元㊂3.2.2 运行成本项目每年总耗热量为77781GJ,供暖季年耗电量297.09万kWh,供暖季电费按照综合电价0.573元/kWh计算,电费170.23万元;人员工资及福利费取西安市工资水平10万元/年㊃人,人员设定4人,其中班长1人,员工3人;供暖季耗水量每天10 t水,水价3.5元/t;设备维修费取固定资产原值的2%计算;其他费用按销售收入的8%计算㊂经计算,达产后年经营成本为312.0万元㊂经财务评价测算(见表3和表4)可以看出,项目财务投资内部收益率税后指标为11.18%,高于行业基准收益率8%,表明项目经济性较好㊂按折现率8%测算的项目税后财务净现值824万元,表明项目可以获得比基准收益率更高的收益,项目的盈利能力较好㊂市政供热不仅前期需要缴纳城市热网供暖配套费1792万元,投产年还需缴纳采暖费942.4万元,而采用中深层地热能不仅可以收回前期投入成本,还可以取得较好的利润㊂表3 财务评价主要指标汇总表基准收益率/%财务净现值/万元投资回收期/a项目总投资收益率/% 8%8249.5111.10%表4 成本指标汇总表单位收费面积经营成本/[元㊃(m2㊃月)-1]单位收费面积平均总成本/(元㊃m-2)单位面积建设投资/(元㊃m-2)3.49 5.27144.12中深层地热能初始投资高,运行成本低,投资回收期长的特点㊂设计初期必须对热储层特征㊁地温场特征㊁地热水流体性质㊁地热流体可开采量㊁可利用的热能量和回灌能力等进行测算,说明地热资源是否满足用能需求㊂且密切监测地热井水温㊁水量和水位,利用监测数据,进一步确定地热资源长期开发和利用计划㊂4 生态效益采用城市热网供暖,项目每年总耗热量为77781GJ,热源消耗电量297万kWh㊂根据GB04李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================55036-2022‘综合能源计算通则“,标准煤热值按照29307kJ/kg计,1kWh电量折合0.1229kg标准煤㊂每年供暖消耗共折合标准煤2654t,地源热泵耗电量共折合标准煤365.1t㊂因此,每年节约标准煤共计2288.9t㊂根据综合全程煤炭污染物排放量换算[16-17],项目年污染物减排量见表5㊂表5 本项目供暖设计方案污染物减排量 污染物/tSO2NO X PM2.5CO2减排量 5.917 2.383 1.9914699.775可以看出,项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t㊂与市政热力供热相比,该系统产生了很好的低碳环保㊁生态效益㊂5 结 论(1)西咸新区泾河新城地区地热资源非常好,生产井取水量可达到110m3/h㊁水温70℃,采用中深层地热能梯级利用的技术方案,单井供热量可达到7MW,非常适宜将中深层地热能梯级供热技术方案推广到工业园区应用㊂(2)工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元;采暖季运行成本仅为8.76元/m2,比采用市政热力(30元/m2)低21.24元/m2㊂依托其极低的运行费用,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有很好的收益㊂(3)园区采用中深层地热能梯级利用供热,每年节约折合标准煤2288.9t㊂项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991 t㊁CO2减排量4699.775t㊂项目的成功应用对城市能源结构调整㊁绿色低碳发展㊁环境建设具有极大促进意义,可供有条件的类似工业产业园借鉴推广㊂参考文献:[1] 王贵玲,张薇,梁继运,等.中国地热资源潜力评价[J].地球学报,2017,38(04):448-459.[2] 陈焰华,於仲义.从建筑碳排放达峰看地热能的技术特性[J].暖通空调,2022,52(01):75-80.[3] 马冰,贾凌霄,于洋,等.世界地热能开发利用现状与展望[J].中国地质,2021,48(06):1734-1747.[4] 杨宇谦.地热能供暖工程创新的多案例分析[J].能源研究与管理,2022,14(03):141-146.[5] 乔勇,易跃春,赵太平,等.2021年中国地热能发展现状与展望[J].水力发电,2022,48(08):1-3,40.[6] 薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[7] 姜曙,刘芳芳,刘媛媛,等. 地热能+”在工程实践中的综合梯级应用[J].综合智慧能源,2022,44(09):59-64. [8] 武明辉,隋少强,黄旭.西咸新区中深层地热资源供暖潜力分析[J].石化技术,2021,28(07):154-155.[9] 薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[10] 窦成良.深层地热水资源在暖通空调领域中的应用探讨[D].济南:山东建筑大学,2011.[11] 贾艳雨,常青,王俞文,等.我国地热能开发利用现状及双碳背景下的发展趋势[J].石油石化绿色低碳,2021,6(06):5-9.[12] 尹富庚.低温地热能梯级利用供暖系统研究[D].北京:北京工业大学,2003.[13] 丁永昌.中深层地热能梯级利用系统优化研究[D].济南:山东建筑大学,2016.[14] 黄璜,刘然,李茜,等.地热能多级利用技术综述[J].热力发电,2021,50(09):1-10.[15] 孟阳.关中地区地热产业发展现状及前景研究[D].西安:长安大学,2017.[16] 王军,杨璐娜.我国 气代煤”采暖环境效益的经济分析[J].河南科学,2020,38(04):684-688.[17] 杜赛赛,张勇,刘轩,等.西北地区带辅助热源的中深层地源热泵供暖系统设计负荷配比分析[J].西北水电,2022(01):95-98,102.14西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================。
中深层地热能供暖、制冷及综合利用方案(四)
中深层地热能供暖、制冷及综合利用方案产业结构改革是指通过调整和优化产业结构，推动经济结构的转型升级，提高经济效益和竞争力。
本文将从产业结构改革的角度，提出一个中深层地热能供暖、制冷及综合利用方案。
一、实施背景当前，全球面临能源资源短缺和环境污染等问题，传统能源消耗模式已经难以满足社会发展需求。
而地热能作为一种可再生、清洁的能源，具有巨大的潜力和优势。
因此，开发和利用地热能成为实现产业结构优化和可持续发展的重要途径。
二、工作原理中深层地热能供暖、制冷及综合利用方案主要利用地热能源进行供暖、制冷和综合利用。
具体工作原理如下：1. 供暖：通过地热能源进行采暖，利用地下深层热水或蒸汽进行热交换，将热能传递到供暖系统中，实现建筑物的供暖需求。
2. 制冷：利用地热能源进行制冷，通过地下深层冷水或蒸汽进行热交换，将热能传递到制冷系统中，实现建筑物的制冷需求。
3. 综合利用：将地热能源与其他能源进行综合利用，如与太阳能、风能等进行联合供能，提高能源利用效率。
三、实施计划步骤1. 前期调研：对地热能资源进行调查和评估，确定可开发利用的地热能资源。
2. 技术选型：根据地热能资源的特点和供需情况，选择适合的地热能供暖、制冷及综合利用技术。
3. 设计规划：制定供暖、制冷和综合利用系统的设计方案，包括地热井、热交换器、供热管道等设施的布局和参数设计。
4. 建设实施：按照设计方案进行设施建设和设备安装，确保系统正常运行。
5. 运营管理：建立运营管理机制，对地热能供暖、制冷及综合利用系统进行监测和维护，确保系统的稳定运行。
四、适用范围中深层地热能供暖、制冷及综合利用方案适用于地热资源丰富的地区，如地热水、蒸汽等资源较为充足的地下深层地区。
五、创新要点1. 地热能与其他能源的综合利用：将地热能与太阳能、风能等进行联合供能，提高能源利用效率。
2. 高效热交换技术：采用先进的热交换器技术，提高热能传递效率，降低能源消耗。
3. 智能化控制系统：引入智能化控制系统，实现对供暖、制冷及综合利用系统的自动化控制和优化运行。
新能源在建筑设计与施工中的应用研究
新能源在建筑设计与施工中的应用研究随着全球对环境问题的日益关注，新能源在建筑设计与施工中的应用越来越受到重视。
新能源的使用不仅可以减少对传统能源的依赖，还可以降低碳排放，提高建筑的能源效率。
本文将研究新能源在建筑设计与施工中的应用，并探讨其对建筑行业的意义。
一、新能源的定义和分类新能源是指取之不尽、造成污染较少的能源。
常见的新能源包括太阳能、风能、地热能、生物能等。
这些能源具有可再生、清洁、低碳的特点，逐渐成为建筑设计与施工中的理想能源选择。
二、新能源在建筑设计中的应用1. 太阳能的应用：太阳能是目前应用最广泛的新能源之一。
在建筑设计中，太阳能可以通过太阳能电池板转换为电能，供应建筑内部的照明、空调等设备使用。
此外，太阳能热水器也是常见的应用之一，可用于供应建筑内部的热水。
2. 风能的应用：风能是一种潜力巨大的新能源。
在建筑设计中，可以利用风能来产生电能，通过风力发电机将风能转化为电能，供应建筑内部的电力需要。
此外，利用风能进行通风换气也是一种常见的应用方式。
3. 地热能的应用：地热能是指地壳内部的热能。
在建筑设计中，可以利用地热能来供应建筑的采暖和制冷系统。
通过地热管道，可以将地热能转移到建筑内部，使建筑保持适宜的温度。
4. 生物能的应用：生物能是指生物质能源，如木材、秸秆等。
在建筑设计中，可以利用生物能来产生热能，供应建筑内部的供暖系统。
同时，还可以将生物能转化为生物气体，作为建筑的燃料使用。
三、新能源在建筑施工中的应用1. 太阳能板的安装：在建筑施工中，可以安装太阳能板以收集太阳能。
太阳能板可嵌入建筑外墙、屋顶等部位，能够吸收太阳能并将其转化为电能。
这不仅可以为建筑本身供应电力，还可以将多余的电能反馈到电网中。
2. 风力发电机的安装：在建筑施工中，可以安装风力发电机以利用风能。
风力发电机可安装在高楼大厦的屋顶、建筑周围的风口等位置，将风能转化为电能。
这为建筑提供了可再生的清洁电力。
3. 地热能的利用：在建筑施工中，可以利用地热能来改善建筑的能源利用效率。
可再生能源在建筑工程中的应用
可再生能源在建筑工程中的应用随着社会的进步和环境保护意识的增强，可再生能源在建筑工程领域的应用越来越受到关注。
可再生能源以其清洁、可持续的特点，为建筑工程带来了诸多益处，包括节能减排、降低能源成本以及环境友好等。
本文将探讨可再生能源在建筑工程中的应用，旨在为读者提供一个全面了解该领域的视角。
一、太阳能的应用太阳能是一种广泛被应用于建筑工程领域的可再生能源。
通过光伏发电技术，太阳能可以转化为电能，为建筑物提供可持续的能源来源。
例如，在房顶安装太阳能光伏板，可以利用太阳能光线将其转化为电能，用于供电、照明等用途。
而且，在太阳能供电系统中，多余的电能可以储存起来，以备不时之需。
这种应用方式不仅可以满足建筑物的能源需求，还可以减少对传统电网的依赖，降低能源成本，并且达到环保的目的。
二、风能的应用风能也是一种常见的可再生能源，其应用在建筑工程中具有很大潜力。
通过风力发电系统，将风能转化为电能，为建筑提供电力供应。
在建筑物的顶部或附近设置风力发电装置，例如风力涡轮机，可利用风力产生的转动力来驱动发电机产生电能。
这种应用方式不仅可以满足建筑物的电力需求，还可以利用起伏的风力为电网注入多余的电能，实现能源的有效利用。
此外，风能发电还具有成本低廉、资源丰富等优势，因此在建筑工程中的应用前景广阔。
三、生物质能的应用生物质能是一种介于可再生能源和传统能源之间的能源形式，其应用在建筑工程中也具有可行性。
利用生物质能源来供暖、供热是一种常见的应用方式。
通过使用木柴等生物质燃料，可以将其燃烧产生的热能用于建筑物的采暖、热水供应等。
这种应用方式不仅可以替代传统的石油、天然气燃料，减少对化石能源的依赖，还可以降低建筑物的能源成本。
此外，生物质能也具有广泛的资源来源，如农作物秸秆、废弃物等，因此在建筑工程中的应用前景广阔。
四、地热能的应用地热能是指通过地壳深处的地热来提供能源的一种可再生能源形式。
在建筑工程中，地热能也具有一定的应用潜力。
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地热采暖在建筑供暖工程中的应用
随着社会的不断发展，地热供暖系统在我国北方供暖工程中逐步得到广泛的应用。
本文结合具体的工程实例，探讨了地热采暖系统的施工方法和质量控制要点，以供工程技术人员施工参考。
标签：建筑室内；地热采暖；施工流程；应用
在北方，建筑供暖是非常重要的一项工程，施工质量的好坏直接影响供暖效率和使用寿命。
当前，建筑内部的采暖逐渐推广使用热水地板辐射采暖系统（地热采暖系统），这种采暖方式相比传统的暖气片供暖方式具有非常多的优点，由于采暖管道敷设于地面以下，不仅美观而且管材使用寿命长，不会渗水，不易堵塞，供热的效率也非常高。
本文以高速公路服务区综合楼大厅地热采暖工程为例，探讨该采暖工程的施工流程和相关注意事项，保证地热采暖的施工质量得到很好的控制。
一、工程概况
本工程为某高速公路服务区综合楼大厅室内采暖工程，该采暖系统为热水地板辐射采暖系统，室内面积300余平方米，室内采暖管采用交联聚乙烯管（PE-X），保温板采用自熄型聚苯乙烯保温板，绝热板材加固层用低碳钢丝网进行加固。
二、地热采暖系统施工
本工程采暖系统施工的流程为：安装准备→楼面基层清理→绝热板材铺设→绝热板材加强层铺设→采暖管线安装→分、集水器安装→水压试验→混凝土填充层施工→养护。
（一）安装准备
在安装之前，检查工程所使用主要材料、配件、器具和设备是否具有中文质量合格证明文件，规格、型号及性能应符合国家技术标准或设计要求。
所有材料进场时应对品种、规格、外观等进行验收，表面无划痕及外力冲击破损。
地辐射采暖工程施工之前，土建除地面外，所有湿作业及可能对地面进行凿打的作业都必须完成，即墙面、天棚抹灰、天棚吊杆或其他吊杆安装必须完成。
（二）楼面基层清理
在铺设保温板之前，将地面清扫干净，严格控制表面的平整度，并铺设一层防潮层（2mm厚1∶2水泥砂浆加2%～5%防水剂）。
保温板铺设前应清除楼地面上的垃圾、浮灰、附着物，特别是油漆、涂料、油污等有机物必须清除干净。
（三）绝热板材铺设
本工程采用贴有铝箔的自熄型聚苯乙烯保温板，保温板要铺设在水泥砂浆找平层上，不得有凹凸不平的现象。
保温板铺设时，铝箔面朝上，铺设平整，铝箔面不得有破损、有褶皱。
当有钢筋、电线管或其他管道穿过楼板保温层时，其插管接缝用胶带封贴严实、牢靠。
为防止热量散失，在房间周围边墙、柱的交接处需铺设保温板，其高度高于混凝土回填层的厚度。
由于本工程大厅面积较大，为了防止混凝土填充层热胀冷缩产生裂缝，以6m×6m为方格设置伸缩缝，缝宽为10mm，伸缩缝处用厚度10mm绝缘板立放，高度与混凝土填充层厚度相等。
（四）绝热板材加强层铺设
本工程采用低碳钢丝网为绝热板材加强层，铺设于保溫板之上。
钢丝网网格100mm×100mm，规格2m×1m。
钢丝网铺设要严整严密，钢丝网间用扎带捆扎牢固。
钢丝网在采暖房间满布，在伸缩缝处应不能断开，铺设应平整，无锐刺及跷起的边角。
（五）采暖管线安装
加热盘管在钢丝网上面铺设，填充层内不许有接头。
按设计图纸要求，事先将管的轴线位置用墨线弹在绝热板上，抄标高、设置管卡，按管的弯曲半径大于10倍管外径计算管的下料长度。
管线切割必须用专用剪刀切割，严禁用电、气焊、手工锯等工具切割。
按测出的轴线及标高垫好管卡，用尼龙扎带将加热管绑扎在绝热板加强层钢丝网上，或者用固定管卡将加热管直接固定在铺有复合面层的绝热板上。
根据供热温度，本工程供热管线的间距为200mm。
在过门、过伸缩缝、过沉降缝时，应加装套管，套管长度≥150mm，套管比盘管大两号，内填保温材料。
（六）分、集水器安装
本工程分、集水器采用水平安装，将分水器安装在上面，集水器安装在下面，中心距为200mm，且集水器中心距地面为400mm。
分、集水器安装必须平直牢固，在细石混凝土回填前需作水压试验。
加热管始末端出地面至连接配件的管段，应设置在硬质套管内以保护加热管线。
加热管与分、集水器分路阀门的连接采用专用卡套式连接件。
（七）水压试验
首先接好临时管路及试压泵，灌水后打开排气阀，将管内空气放净后再关闭排气阀，先检查接口，无异样情况方可缓慢地加压，增压过程观察接口，发现渗漏立即停止，将接口处理后再增压。
增压至0.6MPa表压后稳压1h，压力下降≤0.05Mpa，无渗漏则为合格。
（八）豆石混凝土敷设层施工
在加热管系统试压合格后方能进行细石混凝土层回填施工，本工程填充层材料采用C15细石混凝土，豆石粒径5～12mm，厚度为50mm。
铺设细石混凝土前，必须将铺设完管道后的工作面上的杂物、灰渣清除干净。
细石混凝土在盘管加压状态下铺设，其目的是保护加热管线，并能及时发现管线是否遭受破坏，等到回填层凝固后方可泄压。
三、结语
地热采暖是当前建筑采暖工程中应用越来越广泛的采暖方式，在进行系统施工时，一定要遵循科学的技术方法和标准的操作规程进行施工。
首先，要把好材料关，选择性能优良的加热管道和相关配件，延长系统的使用寿命。
其次，要减少热量损失，提高供暖效率和室内供暖温度，保温层和管线铺设符合设计要求。
最后，要做好隐蔽工程的质量检查与验收工作，杜绝管道堵塞和渗漏现象的发生。
参考文献
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