关于地热供暖技术探析

关于地热供暖技术探析作者：孙雄来源：《科技创新与应用》2013年第36期摘要：为了更好的实现经济社会的可持续发展，国家在能源发展战略方面做出了一定的调整，对能源结构进行调整，在进行能源利用的时候要使用可再生的能源，避免使用对环境污染严重的煤。

同时在能源利用方面也提出了要充分利用地热资源。

在经济快速发展的过程中，地热作为一种清洁能源在采暖方面得到了广泛的应用，尤其在我国的北方地区，为了更好的利用地热能源，一定要对其供暖原理、优势和相关技术进行分析。

关键词：地热供暖；原理；优势；技术地热已经逐渐取代了常规的能源在建筑物进行了供暖和供热，新型能源的使用在环境保护方面的效果也是非常好的。

地热供热站在进行建设的时候，占地面积是非常小的，同时运行的费用也是非常低的，资源综合利用效率高，在资金投入方面回收也是非常快的，还有一个最重要的优点就是其对大气环境污染是非常小的。

地热供暖逐渐被人们重视也是因为它的优点是非常多的。

采用地热采暖，不仅可以节省煤炭的运输成本，同时也能减少有害物质的排放，这样能够更好的保护环境。

地热采暖的运行成本是非常低的，这样就使得其在经济性和环境效益方面的优势都是非常大的。

1 地热供热系统简介地热供暖技术是一个综合系统，其中包括集地热井的钻凿、地热水回灌、热能梯级利用、热泵对地热尾水进行热能回收。

地热供暖技术在应用的时候主要是利用水源，通过少量的电能输入，采用热泵原理，实现热能的转移，以一个或者多个地热井的热水作为热源向建筑物中进行供暖，在供暖的同时也实现了生产热水和生活热水的供应。

在进行供暖的时候可以根据热水的温度和开采情况对系统进行必要的调节，这样能够更好地保证供暖系统的运行。

地热供暖系统包括三个部分，其中有地热水的开采系统，有输送和分配系统，有中心泵站和室内装置。

地热系统根据热水管路的不同也可以分为直接供暖系统和混合供暖系统。

2 地热供暖的特点地热供暖主要利用的就是深层地下热水作为热源，通过直接或者是间接的供暖系统将热源输送到用户的家里。

地热是一种恒温可变的流量热源，在供暖系统中无论是否存在着变频调速装置，都是可以保证供暖的连续性的。

利用锅炉来进行供暖会受到很多的因素影响，其中内部和外部因素的影响是比较多的，在锅炉供暖系统中还没有达到将供暖自动调节装置进行普遍安装的情况，在对供暖进行调节的时候还是停留在传统的操作方面的。

在对热量进行均衡计算的时候，通常是以一系列的参数来进行修正的，同时在供暖方面也存在着间隙供暖的情况，这样都是会给供暖效果带来一定的影响。

进行室内供暖就是为了更好的保证冬季室内的热环境是非常稳定的，在进行供暖的时候要对供暖设计方法进行设计，要考虑建筑的维护结构特性以及卫生要求条件，然后再对室外气象参数进行研究，这样能够更好的计算出采暖热负荷，在进行计算的时候，通常是在静态的基础上进行计算的。

但是，在实际的供暖过程中，静态热平衡只是一个非常理想的状态，因为在进行计算的时候没有对室内环境变化进行考虑，同时也没有对人员状态变化进行考虑。

在进行供暖的时候，室外温度的变化对房屋的热能损失是有很大的影响的，同时也是非常重要的影响因素。

为了更好地保证室内温度处于恒定的状态，供暖系统一定要处于动态的响应方式下，这样能够对供热量进行随时的调节。

地热供暖系统在井口通常都是设置变频调速装置的，这样可以根据室外气象参数的变化来对地热开采量进行调节，这样能够更好的保证室内温度是恒定的。

在进行供暖的时候一定要掌握好供暖的热量，出现室内温度过高的情况会导致热能出现浪费的情况，同样出现室内温度过低的情况，就会出现供暖标准无法到达的情况。

3 地热的应用概况自从改革开放以后，经济社会得到了很大的发展，这样就出现了能源消耗过大的情况，现在，能源在使用方面出现了供应紧张的局面，为了保证能源能够得到充分的利用，同时也是为了实现经济社会的可持续发展，对于一些不能再生的能源在使用方面要进行减少，同时要不断使用可再生能源，其中地热资源的利用前景是非常好的，在很多的领域都得到了应用，这样也能更好的促进我国经济的发展。

地热资源在人民生活和工业生产中的地位是比较重要的。

4 地热水供暖优缺点4.1 地热水供暖的优点地热水供暖能够对余热进行很好的利用，这样在经济节能方面是非常有意义的。

在进行地热供暖过程中，高温水源热泵机组可以直接回收利用低温地热水，这样就改变了余热资源无法被回收利用的情况。

在进行供暖的时候，工作人员可以根据用户的需求对出水温度进行调节，同时也能满足用户在生活中空调以及生活用水的需求。

利用地热水进行供暖的时候是对燃煤锅炉的取代，在这个过程中是不需要对供暖管网进行改造的，这样也使得现有的资源得到了合理的利用。

采用地热水进行供暖，不但可以更好的保护环境，同时效益也是非常显著的。

采用地热水和高温水源热泵来取代燃煤锅炉来进行供暖，在经济效益和环保效益方面都是非常好的，同时也避免了大量燃烧煤炭的情况，可以在一定程度上减少废气和废渣对周围环境的影响，同时也能节省燃煤过程中出现的运输费用，燃煤锅炉在使用的时候要对煤炭进行贮藏，这样也能够节省产地费用，同时也能节省对废渣的处理和运输费用。

低温地热水和地热的尾水也是会导致环境污染问题出现的，但是经过处理以后，排放的尾水温度会出现很大幅度的降低，这样对环境就不会带来影响。

地热供暖是利用地板来作为散热器的，这样能够更好的保证室温在很小的梯度内，同时也能更好的满足人们对散热情况的要求。

地下水的温度通常是比较稳定的，这样在进行供暖的时候温度也将是恒定的，人体能够感觉更加的舒适，同时在室内供暖的时候采用的地板，这样就使得在室内的暖气片及其管道都可以取消，这样能够使室内更加的美观，同时，也会在一定程度上感觉室内的使用面积会出现增大的情况。

地热在进行供暖的时候能够利用地板对用户的热能使用进行分户计量，这样能够更好的保证节能。

在燃煤供暖中，通常是按照房屋的面积来进行热费收取的，这样在一定程度上不能更好的体现供需双方的公平交易，采用地热供暖以后，用户可以根据自身的需求对热量进行调整，这样能够在热费收取方面更加的体现公平。

地热供暖中，水源热泵运行的时候，自动化程度是非常高的，这样就使得运行工作人员相当是比较少的，因此，安全性也是非常高的，同时在进行建设的时候使用的材料都是非常好的，这样就使得地热站在使用寿命方面是非常长的。

地热水在进行水源选择的时候是没有很多的要求的，这样就使得一些废水也能作为热源。

地热水供暖不仅仅在冬季能够进行供暖，在夏季也是可以进行制冷的，这样就使得夏季空调系统无需再使用。

4.2 地热水供暖的缺点地热供暖系统也是存在着一定的缺点的，这样就体现在房屋的装修上，房屋在进行地面的二次装修的时候会导致地下管线出现一定的损坏。

在进行地板选择的时候也是存在着一定的问题的，避免出现地板干裂的情况一定要选择复合地板。

在进行房屋装修的时候，在卫生间是不易进行地热地板铺设的，因为卫生间通常都是比较潮湿的，会给地热系统带来一定的影响。

5 地热供暖系统设计5.1 地热水热量的计算和地热供暖面积的确定地热水热量的分析根据所在地区的地质和水文地质基本资料可以估算地热井可开采的热量，特别注意群井的开采热量与井数和井距有很大关系。

另外，地热供暖系统的开采井应尽可能靠近使用区以减少输送热水的费用。

确定地热供暖面积和热负荷为了确定可以供热的面积，首先要估算高峰热负荷QH 和年耗热总量ΣQ。

5.2 地热供暖方案设计地热供暖方案的设计应综合考虑以下三方面：换热器的选用。

地热供暖系统中常用的为板式换热器较管壳式换热器，其具有传热系数高、结构紧凑、实用、拆洗方便、节省材料、价格便宜等优点；地热供暖的调峰措施。

根据采暖地区气象资料，用采暖累计天数与冬季室外温度为坐标，可以画出采暖负荷延时曲线。

在单位建筑面积热负荷确定后，由曲线与坐标轴间包含的面积，可求出一个采暖期中，每平方米建筑面积所需的热量；地热水可用的热量。

5.3 终端散热设备选择终端散热设备选择是为了提高地热水热量的利用率，合适的低温供暖的散热器和散热面积。

目前终端散热器常用的有柱型铸铁散热器、低温辐射散热板和风机盘管。

为了提高地热水热量的利用率要选择合适的低温供暖的散热器和散热面积。

目前终端散热器常用的有柱形铸铁散热器、低温辐射散热板和风机盘管。

本工程在设计选用地热地板辐射供热方式，这是因为地热地板辐射供热方式与其它两种供热方式相比主要有以下几个特点：舒适性好。

人体感知辐射式热量的传递方式要比热对流方式舒适，因为人体足部的血液循环要比头部差，脚底部温度的升高有益于血液循环；节能效果好。

由于低温辐射热的舒适性感觉，因此不需要暖气那么高的入口温度，对热源的温度要求条件下降。

适合地板辐射供暖的供水温度范围较宽，在30-55℃内皆可以用于地板辐射供暖；地板辐射供暖相当于一个以地板为传热表面的换热器系统，尽管地板表面的温度不高，但传热面积比空气散热器的传热面积大得多。

可以实现小温差传热以保证供热负荷的目的；节约室内空间。

由于在室内省去了散热器布置空间，相应地增加了人们在室内的活动面积，使室内更美观更安全；单户热计量更方便。

为了提高地板辐射供暖的安全性，防止地板辐射铺设管线的泄漏，一般都采用用户与主供回水管线并联方式连接。

这样也方便了一户一热计量表的管理模式。

6 地热供暖相关技术探讨6.1 浅层地热能与热泵技术地热能利用包括发电和热利用两种方式，技术均比较成熟，在发达国家已得到广泛应用，近年来全世界地热能热利用年均增长约13%。

浅部地热能是指地表以下的所有物质，比如地下水、沉积物、岩石等所含有的热量，以它们所具有的温度来显示。

浅部地热能是一种可重复再生的、可无间断获取的、可持续利用的、清洁环保的能源，也是经济上可行、技术上可靠的能源。

目前，从地下大约200 米的深度内获得地热能源，用来提供房屋的供暖以及供冷（降温）所需的能源是没有问题的。

经过多年的研发与实践，以地下水开采井、井下换热器以及换热桩等技术途径获得浅部地热能源，这些技术与热泵技术结合使用。

热泵可以从温度较低的热源中获取热量，释放出较高温度的、可利用的热量。

使用水源热泵供暖，采用地源热泵技术，通过深埋于建筑物周围的管路系统将地下水在建筑物内部完成热交换，被称作“地温空调”。

6.2 深层地热能与开采技术地球深处地热能是极其丰富的。

钻探技术与以回灌为主的热储技术的进步是开发利用这种地热能的技术关键。

目前，这种技术进步使深部地热能在经济上具有了可行性。

6.3 深层地热能与浅层地热能开采相结合由于深层与浅层地热能开采技术的发展，实际应用中通常采用二者结合的设计方式。

例如，北工大体育馆供暖时，从深层地热开采井中提取的温度较高的地热水，直接经过板式换热器将部分热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水，以达到基本不消耗电能的前提下解决一部分体育馆供暖热源；经过热交换后的地热水温度降低为45℃左右，该温度的地热水虽然不能直接用于供暖，但仍具有很高的品味，所以采用热泵继续提取45℃地热水中的热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水，以达到消耗少量电能的前提下解决大部分体育馆供暖热源的目的，经热泵提取热量后的地热水温度继续降低至15℃～20℃后，经回灌井回灌至地下。