王晏平：浅层地热能利用技术共95页文档
科技成果——浅层地(热)能同井回灌技术及装置
科技成果——浅层地（热）能同井回灌技术及装置适用范围建筑行业建筑工程节能，使用于酒店、住宅、商业、学校、医院、工业园区等民用商用中央空调或者需要供暖的区域行业现状以鑫港假日酒店项目为例，改造前采用多井回灌水源热泵中央空调技术，建筑面积为12000m2，检测了三个月的数据从2013年12月17日-2014年3月17日3个月的捡测数据表明，能耗为81.8tce，碳排放量为215t。
成果简介1、技术原理用先进的钻井成井工艺，在井内安装“浅层地热能同井回灌”装置。
地下水抽取上来后，将水中携带的低位地热能量交换给热泵系统，释放能量以后的水又回到同一口井内。
回水通过井内抽灌换热装置，将回灌水按照设计的流量分三到四层回灌到井周围的土壤和滤料层中。
水在回灌过程中与土壤进行热交换，使其采集了地热能量，能持续、恒定地供应制冷、制热所需的能量。
2、关键技术浅层地热能同井回灌技术采用独特的成井工艺，井孔直径为800mm，井深为150-260m，井管采用直径为377mm的花管，空间四周添加了250mm厚，标准颗粒直径为3-5mm的石英砂，改变了现有的地质结构。
解决不同地质灌通问题，多路回水在高压作用下，实现了100%回灌，不浪费地下水资源。
四周都是滤料层为标准颗粒石英砂，降低了水流的流速，延长水与土壤的交换，提高了换热量，使出水温度一直处于恒定状态，保证了运行这一技术节能的稳定性。
3、工艺流程从潜水泵抽出通过抽水管，经水处理装置进入主机换热后，换热后的水经过回水装置分流到井下三到四层的回水空间，回水经过和滤料层土壤层和水换热后又回到出水点，这一循环周而复始的进行。
回水点的设置是根据当地的地质条件情况去设置。
水一直在密闭循环，对水质无污染。
主要技术指标多路同时回水，实现等量的出水、回水，可实现100%回灌，不浪费水资源，节能效果显著，比常规空调节能40%左右。
整个系统能效指标可达6.5以上。
技术水平1、技术鉴定及获奖情况此项技术获得了7项实用新型专利和发明专利共7项，2015年8月14日已经通过了科技成果鉴定，鉴定结果为回灌率100%，节能效果显著，达到国内行业领先水平。
浅层地热能的应用技术和发展前景
浅层地热能的应用技术和发展前景浅层地热能 Shallow geothermal energy ，是指地表以下一定深度范围内(一般为恒温带至200m埋深)，温度低于 25?，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。
浅层地热能是地热资源的一部份。
其能量主要来源于太阳辐射与地球梯度增温。
浅层地热能通过热泵技术进行采集利用后，可以为建筑物供暖，较常规供暖技术节能50%到60%，运行费用降低约30%到40%。
浅层地热能分布广，储量大，再生迅速，利用价值大。
目前中国浅层地热能主要通过水源热泵和地源热备技术采集。
不但可以满足供暖需求，同时也直接降低了排放的污染量，有利于保护环境。
1前言地热能是地球内部贮存的热能,它包括地球深层由地球本身放射性元素衰变产生的热能及地球浅层由接收太阳能而产生的热能。
前者以地下热水和水蒸气的形式出现,温度较高,主要用于发电、供暖等生产生活目的,其技术已基本成熟,欧美国家有很多用于发电,我国则多用来直接供热,这种地热能品位较高,但受地理环境及开采技术与成本的影响因而受限较大;后者由太阳能转换而来,蕴藏在地球表面浅层的土壤中,温度较低,但开采成本和技术相对也低,且不受地理环境的影响,特别适合于建筑物的供暖与制冷,因而受到了暖通空调及节能行业越来越多的关注。
地球表面是一座巨大的天然太阳能集热器和储热库。
到达地球表面的太阳能相当于全世界能源消耗量的2000倍,只是由于太阳能能流密度低,地球表面的温度变化大,使得对这部分热能的直接利用困难较多。
但实际上,温度受天气变化影响较大的部分主要集中在地表面至地下10m之间的区域内,从10m深度再往下,大地温度就稳定在当地全年的平均气温上了。
我国大部分地区这个温度都在15?左右,如果把这样的温度搬运到地面上来稍做处理,就可成为很好的空调系统,这就是目前浅层地热能利用的主要方式。
浅层地热能利用通常需借助于热泵,它是一项新兴绿色节能技术。
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案(五)
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案产业结构改革是指通过调整产业结构，优化资源配置，提高产业效率，推动经济转型升级的一种改革方式。
本文将从产业结构改革的角度，提出一个浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案。
一、实施背景当前，能源消耗和环境污染问题日益突出，传统燃煤供暖方式存在着燃煤污染、能源浪费等问题。
因此，推进清洁能源的利用，实现绿色低碳发展已成为当务之急。
二、工作原理浅层地热能供暖、制冷及综合利用是利用地下浅层地热能源进行供暖、制冷和其他能源利用的一种方式。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 地热能采集：通过地下管道系统将地下浅层地热能采集到地面。
2. 能源转换：将采集到的地热能通过换热器转换为供暖或制冷所需的热能或冷能。
3. 能源利用：将转换后的热能或冷能通过管道输送到用户端进行供暖或制冷。
4. 综合利用：将未被完全利用的热能或冷能通过回收再利用等方式，进行综合利用，提高能源利用效率。
三、实施计划步骤1. 前期调研：对目标区域的地热资源进行调查和评估，确定可行性。
2. 设计规划：根据调研结果，制定供暖、制冷及综合利用的设计方案，包括地热能采集系统、能源转换设备、输送管道等。
3. 建设实施：按照设计方案进行设备采购、工程施工等实施工作。
4. 运营管理：建立完善的运营管理体系，包括设备运行监测、维护保养等。
5. 完善政策支持：制定相应的政策措施，推动浅层地热能供暖、制冷及综合利用的发展。
四、适用范围浅层地热能供暖、制冷及综合利用适用于地下地热资源较为丰富的地区，如地下水资源丰富的平原地区、温泉地区等。
五、创新要点1. 浅层地热能采集：采用先进的地下管道系统和地热能采集技术，提高地热能的采集效率。
2. 能源转换：采用高效的换热器和热泵等设备，提高能源转换效率。
3. 综合利用：通过回收再利用等方式，充分利用未被完全利用的热能或冷能，提高能源利用效率。
六、预期效果1. 环保效果：减少燃煤污染，降低温室气体排放，改善空气质量。
王晏平：浅层地热能利用技术
筑
物
内
系
统
蒸压冷 发缩凝 器机器
地源循环泵
地 埋 管
地 下 岩 土
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3 在建筑能源系统应用
●带辅助散热
热泵机组系统
浅层地热能及利用技术
辅助散热系统
冷却塔
地下换热系统
建 筑
空调循环泵
物
内
系
统
蒸压冷 发缩凝 器机器
地源循环泵
地 埋 管
地 下 岩 土
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3 在建筑能源系统应用
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1 能源概述及浅层地热能
浅层地热能及利用技术
●能源的品位 能源作功能力的定性表述，反映了能源质量高低。 作功能力强的能源被称之为高品位能源，反之称为低品
位能源。 机械能、电能可以完全转变为功，是高品位能源。 热能只有部分作功能力，同一种类而不同状态的热能其
品位是不同的，如高温高压水蒸气的品位比低温低压水蒸气 高。
管长方向的热物性变化、换热器周围发生相变的可能性、回 填料的性能、地下水渗流等，目前国内外已提出传热模型30 多种，模型的关键是求解地下岩土温度场的动态变化，理论 基础有3种：线热源模型、圆柱热源模型、能量平衡模型。 3.1.4 地埋管方式
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1 能源概述及浅层地热能
浅层地热能及利用技术
●我国能源发展战略 2014年底，国务院颁布的《能源发展战略行动计划
2014-2020》指出，我国优化能源结构的路径是：降低煤炭 消费比重，提高天然气消费比重，大力发展风电、太阳能、 地热能等可再生能源，安全发展核电。
到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%； 天然气比重达到10%以上；煤炭消费比重控制在62%以内；石 油比重为剩下的13%。
可再生浅层地热能的开发利用
可再生浅层地热能的开发利用XXXXX学院：能源学院专业：热能与动力工程班号：1002101学号：1100200XXX摘要：浅层地热能是地热能的一部分，是一种品位较低的热能。
因为浅层地热大部分来自于太阳能，所以是一种可再生的清洁能源。
浅层地热能的利用目前主要通过地源热泵及其相关设备来实现。
现阶段浅层地热能主要用于建筑物的供暖及空调。
因为浅层地热不光是一种能源，同时也是生态系统的重要组成部分，所以在开发利用过程中要格外注意对环境的保护，增加了对开发技术的要求。
关键字：浅层地热能；地源热泵；开发现状一、相关概念和属性地热能是地球内部贮存的热能, 它包括地球深层由地球本身放射性元素衰变产生的热能及地球浅层由接收太阳能而产生的热能。
具体地说，浅层地热能是地热能的一部分，它是指地表以下一定深度范围内( 一般为恒温带至200m 埋深) , 温度低于25℃, 在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地热能。
（中国建筑科学院，2005）按照不同的归类方式，可以归纳浅层地热能的属性为：可再生能源、清洁能源、非燃料能源、新能源、过程能源、低品位能源和非商用能源。
它既是一次能源也是二次能源[2]。
因为现在普遍认为浅层地热来源于太阳能（对于浅层地热的热源现在还在存在一定的争议，是现在的一个热门议题），而且每年到达地球表面的太阳能是现在世界全年总能耗的约2000倍，所以浅层地热能的总量十分庞大。
而且，浅层地热能还有分布广泛的特点，几乎世界的每个角落都存在可以利用的浅层地热能，所以开发利用前景十分可观。
除作为能源的一种形式外，浅层地热能还有一种非常重要的属性，那就是生态系统的重要组成部分，人类赖以生存的生态系统对千层地温有着基本的要求，可以称为“生态基热”。
最明显的表现在浅层地热对地表动植物的影响，例如：温度过高的“热土”和温度过低的“冷天”都不适合农作物等植物的生长，而地表水体的温度直接影响着水生动植物的生存。
正是浅层地热的这种属性，使得在开发时要格外注意生态环境的保护，避免生态系统的破坏。
刍议浅层地热能源在供暖领域的应用
刍议浅层地热能源在供暖领域的应用摘要：在严寒地区，浅层地热能供暖系统拥有良好的发展前景，它的核心技术表现突出，可作为低温地热能源通过热泵机组生产出40~45℃的中温热水供应给用户，满足供暖需求，它的系统制热能效在2.5以上，具有绿色环保、节能降排的良好效果。
本文简单刍议了浅层地热能供暖系统核心技术在严寒地区供暖领域的实际应用。
关键词：浅层地热能供暖系统；严寒地区；热泵技术；太阳能目前国家节能减排政策已经全面提出，它促使国内各个地区在地热能源开发技术方面逐渐成熟，也确保地热能源以其独特优势取代了传统煤电供热、供电方式，成为地区供热能源的主体。
在严寒地区，采用浅层地热能供暖系统配合热泵技术、太阳能可有效满足低温地热能源良性转化，满足用户供暖需求。
1.严寒地区的浅层地热能与热泵系统联合实践应用在严寒地区，浅层地热能发挥了重要价值作用，它在发电和热利用两方面都表现突出，技术相对成熟。
就发达国家的使用情况而言，在过去5年内全世界的地热能热利用年均增长大约达到20%以上，可以说地表以下的所有物质如沉积物、地下水、岩石等等所含有的热量都被合理运用，而且这种浅层地热能也可实现重复再生利用，可无间断获取并持续利用，是清洁环保的重要能源，在经济、技术层面上都是十分可靠的能源。
总体看来，它能够在地下大约200m范围内获得地热能源，可用以提供房屋供暖、供冷降温所需的所有能源[1]。
从技术应用角度看来，严寒地区会在浅层区域挖掘地下水开采井，或安装地埋管换热器，以此获得区域内部分地热能源，该技术操作恰好可与热泵联合使用。
首先，热泵就可从温度偏低的热源中获得大量热量，并由此释放出高温、可利用热量内容。
例如可使用水（地）源热泵进行供暖，将浅层地下水或浅层土壤在实现热交换后直接转入到建筑内部应用于供暖供能，实现热交换，所以它也被称之为“绿色地温空调”。
相比于传统供热技术，该技术在制热速度上相对较快，可分布式运用，而且省电节能，耗电量仅仅为12.5~20W/㎡。
王晏平：浅层地热能利用技术
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1 能源概述及浅层地热能
浅层地热能及利用技术
●可再生能源在建筑中的应用 △太阳能：光热、光伏应用 △地热能：主要是浅层地热能，主要是通过热泵技术采
集利用。 浅层地热能，广义上，包括： 地下岩土（土壤）、地下水、地表水、污水等。
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教材、参考书目
浅层地热能及利用技术
●教材
△马最良，地源热泵系统设计与应用(第2版)，2014.01，机械 工业出版社。
●主要参考书
△王淑娟，可再生能源及其利用技术，2012.12，清华出版社。 △薛一冰，可再生能源建筑应用技术，2012.3，建工出版社。 △付祥钊，可再生能源在建筑中的应用，2009.6,建工出版社。 △徐 伟，中国地源热泵发展研究报告，2013，建工出版社。 △地源热泵工程系统设计规范，GB50366-2005-2009，2009年， 中国建工出版社。
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1 能源概述及浅层地热能
浅层地热能及利用技术
●清洁能源 清洁能源指对环境友好，排放少，污染程度小的能源。 清洁能源的定义：对能源清洁、高效、系统化应用的技
术体系。清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用 的技术体系；清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性； 清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。
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1 能源概述及浅层地热能
浅层地热能及利用技术
●二次能源 二次能源指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，
包括电能、热能、汽油、柴油、液化石油气和氢能等。 二次能源又可以分为“过程性能源”和“含能体能源”，
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案(一)
浅层地热能供暖、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，推动经济发展方式转变的过程。
在能源领域，浅层地热能供暖、制冷及综合利用是一种具有潜力的新能源利用方式，可以实现能源的高效利用和减少对传统能源的依赖。
本文将从产业结构改革的角度，详细介绍浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案。
一、实施背景随着环境污染和能源紧缺问题的日益突出，传统能源供暖、制冷方式的不可持续性日益凸显。
而浅层地热能作为一种绿色、清洁的能源，具有丰富的资源和广泛的应用前景。
因此，推广浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案，成为了产业结构改革的重要举措。
二、工作原理浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案利用地下浅层地热能资源进行能源供应。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 地热能采集：通过在地下埋设地源热泵或地热井，将地热能转化为热能或冷能。
2. 能源转换：采集到的地热能通过地源热泵进行能源转换，将热能供应到建筑物中，或将冷能供应到制冷设备中。
3. 能源利用：利用供暖设备或制冷设备将热能或冷能传递给建筑物内部，实现室内温度的调节。
4. 能源回收：在能源利用过程中，通过回收废热或废冷，进行能源再利用，提高能源利用效率。
三、实施计划步骤1. 资源调查：对目标区域的地热能资源进行调查和评估，确定可供开发的地热能资源量和分布。
2. 设计规划：根据目标区域的能源需求和地热能资源情况，制定供暖、制冷及综合利用方案的设计规划。
3. 建设设施：根据设计规划，进行地源热泵或地热井的建设，以及供暖设备、制冷设备的安装。
4. 运行管理：建成后对供暖、制冷及综合利用设施进行运行管理和维护，确保设施的正常运行和效果的实现。
四、适用范围浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案适用于各类建筑物，包括住宅、商业建筑、工业厂房等。
对于那些地下水资源丰富、地热能资源开发潜力大的地区，尤其适合推广应用。
五、创新要点1. 地热能利用技术：采用先进的地源热泵技术，提高能源转换效率。
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36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
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