浅谈中深层地热技术在城市供热中的应用分析

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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。

目前,地面换热的利用方式应用较多,也较为成熟,而井下换热方式应用较少。

两种利用方式的详细对比见下表:
表3-1 两种地热利用方式比较
经过方案比较,确定本项目采用地面换热方案。

2.供热能力分析
根据研究范围内的地质条件,参考已建成地热项目的运行特性,确定地面换热布井方案:钻井深度:1500米。

取水井间距按400-500米,回水井间距400米,取水井与回水井间距400米。

单井出水量在80t/h左右。

取水温度55℃,回水温度14℃。

采用地面热泵换热,利用温差41℃,单井供热能力3.81MW。

3.供热系统方案的确定
由于地热井开发利用受到地热资源分布、井位布置间距、场地空间及采矿权、取水权等众多因素制约,本方案主要考虑“地面换热+热泵”布
置方式。

采用区域性分布式能源站供热系统形式,间接供热系统,将地热井水与小区二级管网系统分开,形成两套独立的供热系统。

该系统方式便于供热系统运行调节,同时也可减少对地热水的污染和对二次管网、设备及楼内采暖设备使用寿命等影响。

根据当地地热资源的调研,地热取水温度一般在55℃左右,考虑采用热泵机组进行余热回收利用,回水温度控制在14℃左右。

按照规范要求,方便系统灵活的运行调节,按照30%热负荷的比例建设调峰燃气锅炉房,作为调峰热源。

本方案需在**学院设置地热井16处(8采8回),建设能源站一座,调峰燃气锅炉房一座(14MW),承担**学院沿途等8处热负荷。

四、项目经济性
地热供暖项目的运行费用与建筑的负荷特性、每天的运行时间、供暖天数等息息相关,冬季供暖天数共 120 d。

能源价格各个地方也不相同,按照**市物价局公布的商业用电为0.75元 /(kW·h),自来水价格4.5元/m3,商业用天然气价格为 3.8 元 /Nm 3 。

采暖季的耗电、耗天然气、耗水是本项目的主要成本,其中电价是影响项目内部收益率的最敏感因素。

在考虑配套费、峰谷电价等因素后,地热供暖项目投资内部收益率尚可,具备可行性。

五、结语
在地热资源丰富的地区,在进行资源评估、环境影响评价和经济性测算的基础上,根据实际情况选择“取热不耗水、完全等量同层回灌”技术,因地制宜推进地热能项目建设,促进全省地热能科学有序、清洁高效的开发利用。

鼓励开展中深层地热能集中利用示范工作,探索有利于地热能开发利用的新型管理技术和市场运营模式。

中深层地热供暖符合节能减排、大气污染防治和清洁取暖的要求,可避免分散供热或单户取暖,发挥因地制宜发展地热能优势,具有良好的经济和社会效益。

参考文献:
【1】韩二帅,张家护,鲁冰雪等中深层地热能供热技术综述及工程实例 [J] 区域供热 2019(2);2019年【2】中国工程建设标准化协会标准《中深层地埋管地源热泵供暖技术规程》T/CECS 854-2021;2021年
作者简介:杜洪范女,1981年1月生,2004年本科毕业,建筑环境与设备工程专业,高级工程师,注册造价工程师,注册咨询师;主要从事供热工程、动力工程的设计及研究、工程技术经济工作。

联系方式:159****1032;山东省济南市解放东路9号山东省城乡规划设计研究院有限公司;邮编:250013 电子信箱:*******************。

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