對天津市小城鎮建設項目中的供冷\\供熱方式的幾點解決辦法

摘要：結合淺層地熱能、太陽能、深層地熱能等幾種新能源形式，提出幾種解決小城鎮建設項目項目中的供冷、供熱能源的方式。

關鍵詞：地熱井、地源熱泵、太陽能

中圖分類號：TU832 1 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)03(b)-0000-00

1 引言

推進小城鎮建設是黨中央關于全面建設小康社會的重大戰略部署，是搞好新農村建設，實現農業現代化、農村城鎮化的重要途徑。近年來，天津小城鎮規劃建設取得的成果和經驗表明，以示范小城鎮建設為龍頭，推動農民居住社區、示范工業園區、農業產業園區的“三區”協調聯動發展模式，是符合自身特點具有地域特色的農村城鎮化發展新路，意義重大而深遠，也為其他地區的規劃建設提供了有益借鑒。本文針對天津市正在大力開展的小城鎮建設項目，結合淺層地熱能、太陽能、深層地熱能等幾種新能源形式，提出幾種解決小城鎮建設項目項目中的供冷、供熱能源的方式。

2 方式一：深層地熱井 + 熱泵溫度提升供暖，局部建筑地源熱泵提供夏季制冷和冬季供暖。

天津市深層地熱能蘊藏豐富，在適宜地區可以開采深層地熱井水作為冬季供暖熱源，其中水溫在40℃以上時可以直接利用，10--40℃的地熱井水可以采用熱泵進行溫度提升至40℃以上再次利用。一般一對地熱井可以滿足10萬平方米以上的住宅供暖，水溫、水量較高地區最多可以滿足約20萬平方米的住宅供暖。對于那些有夏季供冷需求的建筑物，可以采用地源熱泵的方式提供夏季制冷和冬季供暖。生活用水由太陽能提供，有條件的區域也可以采用地源熱泵機組提供。

我們跟蹤的某個項目位于天津市河西區，總建筑面積33.56萬平方米，其中，公建6.66萬平方米，住宅19.91萬平方米，預留7萬平方米。選擇方案采用地源熱泵空調系統為辦公樓提供冬季采暖和夏季制冷，采用地熱深井為其余建筑物提供冬季供暖熱源。 其中，辦公樓需要布置土壤換熱器的數量為336個，孔深選用150m，整個地源熱泵空調系統的初投資估算為996.4萬元；其他區采用“地熱水+熱泵”的方式，對地熱水進行梯級利用，設計鉆鑿地熱抽水井2對（奧陶系，單井水溫75℃、水量95m3/h），初投資估算為4297.17萬元。

3、方式二：地源熱泵系統冬季供暖和夏季制冷 。

3.1、天津市淺層地熱能資源情況

2010年11月，天津市政府和國土資源部聯合召開天津市淺層地熱能資源調查報告評審驗收會。其調查成果如下：天津市地下水地源熱泵系統適宜區、較適宜區，可供暖面積為804萬平方米，制冷面積為1050萬平方米；地埋管地源熱泵系統適宜區供暖面積為5.51億平方米，制冷面積為5.17億平方米。上述成果明確了天津市淺層地熱能資源量及開采潛力，為淺層地熱能資源可持續開發利用提供了重要的理論依據。上述淺層地熱能資源若全部開發利用，每年可節約標準煤6247.25萬噸，扣除因開采淺層地熱能造成的能源消耗，可節約標準煤4685.43萬噸。減少向大氣中排放煤灰、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳為12381.34萬噸，減少環境治理費15.32億元。

3.2、方案簡介

本方案的主要內容是根據項目的規模、類型、需求，集中建立一個或多個地源熱泵能源站，向建筑物供冷和供熱。項目內的公共建筑，可以自成體系；對于成片住宅區，可以建立一個或多個地源熱泵能源站，地源熱泵換熱孔可以集中布置在項目周邊的農田地下或其它可用區域，統一向地源熱泵能源站提供地源側的低溫水。

冬夏土壤熱平衡解決思路主要有兩種，一是利用夏季氣溫高于土壤溫度的特點，使地源側水通過在冷卻塔（或簡單化的組合式空氣處理機組）中循環吸熱后回補土壤；另一種是利用項目周邊自然水源在夏季溫度高于土壤溫度的特點，抽取后在換熱孔內循環補熱。

3.3、土壤熱平衡處理方式一：夏季冷卻塔（或組合式空氣處理機組）回補

村鎮改造項目中，基本以供暖需求為主，夏季供冷為輔，冬夏冷熱不平衡。地源熱泵系統經冬季使用后，換熱孔布置區域地下土壤溫度一般會下降到6--10℃左右，而天津地區夏季5—8月份日平均氣溫高于20℃。在夏季，讓地源熱泵換熱孔里的水通過泵組在冷卻塔 里循環，這時，管道里的水在通過冷卻塔（或簡單化的組合式空氣處理機組）時被加熱，在通過換熱孔時被冷卻，形成了對地下土壤的熱補充。同時布置地下土壤溫度采集系統，當土壤溫度恢復到15℃時，停止回補。冷卻塔（或簡單化的組合式空氣處理機組）的熱量回補數據及具體設計方案，需進一步研究落實。

3.4、土壤熱平衡處理方式二：夏季地表水回補

基本原理同上一課題，只是把冷卻塔換成項目周邊存在的近距離自然水源，利用自然水源在夏季溫度高于地源熱泵換熱孔附近土壤溫度的特點，抽取后在換熱孔內循環補熱。實施要點如下：自然水源離項目所在地要足夠近；抽取的水要經過處理后再進入管道系統循環；必須安裝地下土壤溫度采集系統。在供暖初期，當自然水體溫度高于6℃時，還可作為低溫水直接供給熱泵機組，以水源熱泵的方式供暖。

4、方式三：地源熱泵+太陽能供暖，局部建筑地源熱泵提供夏季制冷，太陽能提供生活用水。

4.1、方案簡介

根據場地情況，由地源熱泵和太陽能聯合提供冬季采暖熱源，對有供冷需求的建筑物由地源熱泵提供冷源。生活用水由太陽能提供。

考慮到村鎮改造項目中供熱需求要遠大于供冷需求，存在地源熱泵的冬夏季熱負荷不平衡的現象，可以采用夏季在室外換熱孔中循環太陽能熱水予以解決。地源熱泵供冷供暖、太陽能供暖技術都已成熟，解決好太陽能系統夏季回補地源熱泵換熱孔區域土壤溫度問題后，可以推廣。適用于中低層建筑物較多的項目。

4.2、太陽能供熱采暖技術簡介：

所謂“太陽能采暖”，指通過太陽能集熱器與儲水箱作為太陽能量采集系統，以散熱器或其他末端作為散熱系統為建筑物提供熱量的新型節能供暖方式。該方式具有舒適性高，節能效果顯著，便于調節和控制等優點。這種技術已經成熟，國家建設部和質監總局聯合頒布的《太陽能供熱采暖技術規范》（GB_ 50495-2009）已于2009年8月1日起正式實施。根據項目的不同使用要求，一般投資概算為250～400元/建筑平方米。

太陽能供暖系統由太陽能集熱器、儲熱水箱、計算機智能控制系統、循環系統、連接管件等幾部分組成。太陽能加熱系統由太陽能集熱器、太陽能循環水泵及儲熱水箱組成，其作用是通過設置于采光面的集熱器最大限度地收集熱量，并通過儲水箱進行熱量的儲備。輔助能源系統是用電能作為太陽能集熱系統的補充，輔助系統可以在連續陰雨天氣或其他特殊供暖需求時，滿足供熱需求。太陽能供暖系統中末端形式應考慮到太陽能系統集熱效率等多方面因素進行的選擇。可以采用地盤管、散熱器、風機盤管等形式。

5、結束語

注重節能減排，建設節能環保的現代化小城鎮，走符合自身特點具有地域特色的農村城鎮化發展新路，這是當前的一項基本國策。在項目規劃建設過程中，在集中或分區供冷、供熱方面，除了本文所述的幾種方式外，充分結合項目特點，盡量減少煤、油等常規能源的使用，擴大太陽能、風能、沼氣等清潔能源的利用，或采取多種能源方式優勢互補的方案，使小城鎮建設項目的供冷供熱既節能減排又經濟合理，惠民惠國，走可持續性發展道路。