關于地熱供暖技術研究與討論

張紹輝

摘 要：為實現可持續發展目標,國家制定了“十五能源發展戰略規劃”,要求調整能源結構,減少燃煤造成的污染,大力發展新能源可再生能源的利用技術,其中提到要充分利用地熱資源。隨著國民經濟的發展,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展。本文探討了地熱供暖的原理、優勢及相關技術。

關鍵詞：地熱供暖原理優勢技術

1地熱供暖技術原理

低溫輻射地板采暖是通過埋設于地板下的加熱管——鋁塑復合管或導電管，把地板加熱到表面溫度18至32攝氏度，均勻地向室內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、小區鍋爐房等各種不同方式提供熱源。

2地熱在國內的應用概況

改革開放后，隨著經濟社會快速發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顯示出了巨大的潛力，逐漸應用于發電、供暖、醫療保健、洗浴和旅游度假、養殖、農業溫室種植和灌溉、工業生產、礦泉水生產等廣泛的領域，中低溫地熱資源開發利用還引發了圍繞房地產開發、旅游業等的地熱開發熱潮。我國利用地熱資源的方式主要是高溫地熱發電和中低溫地熱直接利用。

3地熱水供暖優點

3.1余熱利用、經濟節能

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狀。機組制熱工況出水溫度可根據用戶需求調節,最高出水溫度可達90℃,可滿足不同用戶的空調、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有供暖管網,從而使現有資源得到了最合理的利用。

3.2綠色環保、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保效應和經濟效應,避免了燃煤鍋爐的廢氣、廢渣對周圍環境的污染,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境造成的熱污染的問題,經此方案后,尾水的溫度只有18℃左右遠低于國家規定的小于30℃的標準。

3.3一機多用,節約資金

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系統的重復投資。

3.4性能穩定、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。地下水溫度穩定,水源熱泵供熱為連續供熱,溫度恒定,人體的舒適感好。

4地熱供暖相關技術探討

4.1淺層地熱能與熱泵技術

地熱能利用包括發電和熱利用兩種方式，技術均比較成熟，在發達國家已得到廣泛應用，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，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、可持續利用的、清潔環保的能源，也是經濟上可行、技術上可靠的能源。目前，從地下大約200米的深度內獲得地熱能源，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。經過多年的研發與實踐，以地下水開采井、井下換熱器以及換熱樁等技術途徑獲得淺部地熱能源，這些技術與熱泵技術結合使用。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，通過深埋于建筑物周圍的管路系統將地下水在建筑物內部完成熱交換，被稱作“地溫空調”。

4.2深層地熱能與開采技術

地球深處地熱能是極其豐富的。鉆探技術與以回灌為主的熱儲技術的進步是開發利用這種地熱能的技術關鍵。目前，這種技術進步使深部地熱能在經濟上具有了可行性。

4.3深層地熱能與淺層地熱能開采相結合

由于深層與淺層地熱能開采技術的發展，實際應用中通常采用二者結合的設計方式。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，經熱泵提取熱量后的地熱水溫度繼續降低至15℃～20℃后，經回灌井回灌至地下。15℃～20℃的地熱水回灌至地下后，經過大地地層的自身加熱作用后，溫度又自動變為50℃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地熱水，這也就是深層地熱高效節能的原因所在。制冷時，從淺層水源空調開采井中提取的溫度恒定為15℃的淺層地下水，經過熱泵吸收風機盤管中所用的制冷用循環水中的熱量，風機盤管中所用的制冷用循環水溫度降低（約為7℃），從而實現制冷目的；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，經水源空調回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的淺層地下水經與土壤換熱后，溫度又變為約15℃，如此周而復始，達到制冷的目的。

5結語

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

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