浅层地温能在农业设施中的应用

特点：埋藏浅、分布广、清洁可再生
热泵技术：利用地下浅层地温能资源， 既可供热又可制冷，还可以 提供生活热水的高效节能系 统。热泵通过输入少量高品 位能源，实现低温位热能向 高温位的转移。
高 温 端 热泵 低 温 端
少量 高品位能源
介 绍 热泵系统的分类
根据利用方式的不同，热泵系统可以分为水源热泵系统（开式）和地源热泵系统（闭式）两种。
2010年11月17日北京市政府
与中粮集团签署战略框架协议
中 粮 项 目 定 位
中粮集团使命与战略
各级政府希望本项目达成 的目标
项 目 定 位
打造生态引领，商业模式清晰，符合 欧盟等国际标准的高端绿色有机农业
种植区和品牌食品产业园区及低碳、
生态的配套生活服务区。
项目机遇
中 粮 中 粮 农 业 生 态 谷 能 源 供 应 系 统
介 绍 国家及地方鼓励地源热泵发展的政策
2013年，颁布的《国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部关于促进地热能开发利 用的指导意见》（国能新能【2Байду номын сангаас13】48号）明确提出“鼓励既有燃煤、燃油锅炉供热制冷
等传统能源系统，改用热泵系统或与热泵系统复合应用”。
这一国家政策的实施对我国推广地源热泵系统起到了极大的推动 作用，许多省市相继出台了鼓励政策。
5126
中 粮·自 然学校
3734
5126
5135
功能
都市垂直 蘑菇工厂 农业中心
珍稀植物 花卉工厂 番茄中心 展示温室 （餐厅）
中 粮 能 源 供 应 系 统 设 计 参 数
夏季室内温度27℃，冬季室内16℃（部分18℃），渗风0.6次/h； 冬季以24h空调逐时负荷，夏季以间歇空调（9:00-19:00)+夜间通风（20:00-6:00，2次/h)； 冬季供水温度为50℃，回水温度为35℃（温差由ΔT=5℃提升到ΔT=15℃）； 夏季供水温度为7℃，回水温度为15℃（温差由ΔT=5℃提升到ΔT=8℃）。
地源热泵系统工作原理示意图 水源热泵系统工作原理示意图
介绍
水 源 热 泵 系 统
水源形式 1、地下水 深层地下水 浅层地下水
2、地表水
河水 湖水 海水
3、污 水
工业污水 生活污水
介绍
地 源 热 泵 系 统
埋管区域 绿化带 1、空地下 停车场 道路 人工水体下
2、建筑下
结构桩 单独成孔
介 绍 热 泵 系 统 特 点
2020年，全市能源消费总量控制在8800万吨标准煤左右，其中优质能源比重提高到92%左右，
煤炭消费总量控制在900万吨以内，新能源和可再生能源比重提高到8%左右，能源结构进一步 优化”。文件还要求加快发展地热和热泵供暖，推进深层地热和再生水、地埋管、余热等热泵 系统的开发利用。
介 绍 重 庆 市
介 绍 北 京 市
2013年5月，市政府颁布了《北京市人民政府办公厅关于印发发展绿色建筑推动生态城市建设 实施方案的通知》（京政办发【2013】25号），确定了“建设绿色生态示范区”以及“可再 生能源利用”等项措施。
2013年12月27日，市发改委印发了《关于印发北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用
农 业 科 技 农 业 特 点
农作物生长的温度与能源供应系统密不可分
发展方向：
新的农业发展模式，将科技
科 农
业
与农业环节紧密联系，提高
土地利用率，增加农产品商
运用生态经济学原理，以绿色 技 基于地源热泵的特点
本质：
技术进步为基础，节约能源、
持续发展之路
保护与改善农业生态环境走可 地源热泵系统在农业设施中的应用越来越广泛 品率
北 京 市 华 清 地 热 开 发 有 限 责 任 公 司
目 录
浅层地温能及热泵技术介绍
农业项目及科技农业特点
中粮农业生态谷农业科技示范中心能源系统
浅层地温能及热泵技术介绍
01
介 绍 浅 层 地 温 能 、 热 泵 技 术 特 点
浅层地温能：是指地球浅表层数百米内的土壤砂石和地下水中所蕴藏的低温热能。
锅炉
锅炉
地 源 热 泵
用户
锅炉在末端侧示意
锅炉在地源侧示意
经过分析比较发现，是采用燃气锅炉作为辅助热 源补热，锅炉设置在地源侧优于锅炉设置在末端侧。
运行费用对比分析
中 粮 能 源 系 统 初 投 资
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
设备名称
水源热泵机组 空调侧循环泵（夏） 空调侧循环泵（冬） 地源侧循环泵 冷却水泵 冷却塔 高效板式换热器 分集水器 分集水器 落地膨胀水箱
技术参数 1242.9 制冷量 1218.5 制热量 L=1600m3/h L=90m3/h L=300m3/h L=270m3/h L=250--293m3/h 供热量1000kW
Kw Kw
功率（kw） 233.4 303.5 22 15 45 45 5.5*2
数量
3 4 3 4 1 1 1 1 1
实施意见的通知》，明确提出新建的再生水（污水）、余热和土壤源热泵供暖项目，对热源和
一次管网给予30%的资金补助；新建深层地热供暖项目，对热源和一次管网给予50%的资金 支持；既有燃煤、燃油供暖锅炉实施热泵系统改造项目，对热泵系统给予50%的资金支持。
介 绍 北 京 市
2015年，市政府发布的《北京市进一步促进能源清洁高效安全发展的实施意见》提出“到
打孔参数与占地面积：
夏季延米换热量 （W/m） 68 冬季延米换热量 （W/m） 34 需要打孔个数 （个） 544 占地面积 （㎡） 13600 冬季地源热泵所 占比例 50% 孔深(m) 120
方案
中 粮 锅 炉 位 于 地 源 侧 或 末 端 侧 分 析
地源 地 源 热 泵
换热器
用户
地源
换热器
中 粮 方 案 设 置 思 路
电“峰谷”电价 燃气：4元/m³ 纯地源热泵方案 优：运行费用低 缺：冷热不匹配、初投资大
能源 价格 地源热泵承担 的比重越大， 初始 投资 初始投资越高
考虑因素
负荷 特性
常规电制冷+锅炉采暖 优：初投资小、系统简单 缺：运行费用大
地源热泵+常 规空调/锅炉 优：初投资 运行费用相 对低 缺：系统较 复杂
附件1：系统流程图
附件2：冷热源机房平面图
附件3：室外换热孔管线图
附件4：室外换热孔管线图
THANK YOU!
《重庆再生能源建筑应用专项补助管理办法》规定：利用可再生能源热泵机组的空调，按机组 额定制冷量每千瓦补贴人民币800元；利用可再生能源提供生活热水的高温热泵机组，按机组 额定制热量每千瓦补贴人民币900元。
重庆市建委对验收达到节能65%技术要求且在项目实施过程中采用了淡水热泵、太阳能等可再
生能源利用技术，确有示范作用的项目，给予相应的税收减免等鼓励政策。
系统打压、联络
120m深
544
1
个
项
中 粮 系 统 运 行 费 用 测 算
采取逐时负荷计算方式，系统全年的运行费用为230万元。
系统全年逐时运行费用
中 粮 能 源 系 统 亮 点
系统大温差运行 冬季供回水温度为35/50℃，温差ΔT=15℃； 夏季供回水温度为7/15℃，温差ΔT=8℃
地源侧增加加热器，在设定温度范围内采取锅炉补热方式
，3台3吨燃气锅炉。
中粮农业生态谷农业科技示范中心能源系统
03
中 粮 项 目 背 景
2010年11月17日，北京市人民政府与中粮集团有限公司就建设“中国北京农业生态谷”项目签订战略 合作框架协议，在北京建设世界城市的背景下，建设一个集高附加值的品牌食品加工、绿色有机农业 种植示范、农业生物技术及品牌食品研发和创新、国际农业交流、新生活配套居住区为一体，并具有 全新旅游概念的、世界领先的、低碳的、生态的、田园牧歌式的示范园区。
单位
台 台 台 台 台 台 台 套 套 套
备注
COP=5.3 3用1备 3用1备
机房主要 设备配置
总长度（加封头）L=4340m 总长度（加封头）L=3900m L=10m3/h
总投资1364万元
1.5*2 1
配压力表 温度计 配压力表 温度计 压力容器 1.6Mpa
室外地埋管 配置
1
2
打孔、下管、填料
33口水源井（11抽22灌）， 1900个150m的换热孔，
4台6吨燃气锅炉。
农 业 热泵系统在农业上的典型应用—北京草莓博览园 地源热泵中央空调系统
第七届世界草莓大会于2012年2月18日在北京举行，草莓博览园占地1000亩，总建筑面积约9 万平米 综合采用了地源热泵中央空调系统，保证了来自世界各地的千万种草莓品种的健康成 长。采用地埋管式热泵及燃气锅炉调峰的复合式 系统。分东、西两个区，设置2个机房。配置 2010个120m的换热孔（东区680个，西区1430个）
农业项目及科技农业特点
02
农 业 科技农业与资源环境的关系
农业是国民经济的基础，农业发展是国民经济发展的重要组成部分。 2012年中央一号文件《关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》 明确指出：科技农业是确保国家粮食安全的基础支撑，是突破资源环境约束的必然选择。
科技农业是在传统农业的基础上，运用现代农业高新技术（涵盖生物技术、
采用地源热泵结合锅炉补热满足农业科技示范中心全年供暖空调需求。
最大冷负荷3223kW; 最大热负荷5182kW。
中 粮 地 源 热 泵 系 统 概 况
建筑 楼号 建筑面 积（㎡）
1# 2430 设施农 业控制 中心
2# 8824
3# 2268
4#
5#
6#
7#
8#
3268
都市农业 体验区 （枢纽）
累计热负荷高于冷负荷，1.4倍； 典型日负荷，冬季热负荷主要分布在夜间，此时电价处于“谷 段”，白天负荷较低；
中 粮 最 优 能 源 方 案
针对对五种不同的能源方案进行了详细地对比分析，给出最优运行方案：
夏季 方案 1#、2#与4#由地源热泵承担 8#常规风冷冷水机组 冬季 冬季地源热泵承担50%采暖负荷 燃气锅炉
生态谷能源规划
为酒店提供生活热水及 电力 生物质热电联厂 沼气管网 0,25MWe – 1,1MWt 2700吨/年木质碎料 为中粮所属商业建筑、温室 大棚供热及制冷，约2480 个换热井;120米深 钻孔位于临近的公园下方 燃气管网 地源热泵 酒店 （南侧） 酒店 （北侧） 酒庄 植 被
生物质热电 联厂
信息技术、航天技术、新能源技术、新材料技术、海洋技术）来武装、改造农业 的技术体系。
农 业 传 统 农 业 能 源 系 统
农作物生长的温度与能源供应系统密不可分
传统农业的能源 供应系统
• 采用炉灶煤火加温； • 液化石油气经燃烧炉的辐射加温； • 热风炉短期加温等方式。
均为化石类燃料，不符合国家提倡的节能环保要求
中粮集团持有物业 南区温室 北侧酒店 酒庄 地源热泵
厌氧分解厂
住宅建筑 为中粮所持有的带餐饮的物 业及住宅建筑提供厨用沼气南侧酒店 厌 1.4万吨/年绿色废弃物 氧 北侧酒店 分 4100立方米沼气/天 酒庄 解 厂
可 耕 土 地
中 粮 地 源 热 泵 系 统 概 况
本工程为中粮农业生态谷农业科技示范中心地源热泵空调系统，主要为八个智能温室，总建筑面积35900 平方米，空调面积29508平方米。
高效节能、稳定可靠：地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%~60%，节能和节省运费 费用40%~50%。 清洁环保 ：热泵机组是耗电设备，无污染排放
一机多用：可供暖、制冷，还可供生活热水
维护费用低：运动部件比常规系统少，且安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏 系统寿命长：室外地埋管换热器系统的使用寿命为50年
能 源 系 统 选 取 绿 色 环 保 ， 可 持 续 的 能 源 供 应 方 式
农 业 热泵系统在农业上的典型应用—北京国际鲜花港 复合式热泵系统项目
北京国际鲜花港是北京市举办2009年第七届花博会系列建设工程中的重要组成部分，以花卉生 产和研发为主，总建筑面积22万平米。项目采用地热+地下水+地埋管式热泵及燃气锅炉调峰 的复合式系统，配置 4眼地热井（2抽2灌，2800m），