深層地?zé)岷蜏\層地?zé)岬木C合開發(fā)利用實(shí)例
孟照前
(北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司)
摘要:地?zé)崮茏鳛橐环N清潔、可再生、無污染的能源，在我國(guó)日益受到青睞。本文將通過實(shí)例講述深層地?zé)岷蜏\層地?zé)岬木C合開發(fā)利用，以最大程度發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，以更好節(jié)約能源、節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。
關(guān)鍵詞：深層地?zé)幔瑴\層地?zé)?，綜合開發(fā)利用，梯級(jí)利用
作為一種環(huán)保、清潔、可循環(huán)利用的資源，地?zé)崾艿搅松鐣?huì)的青睞。，深層地?zé)豳Y源和淺層地?zé)豳Y源以往過去這兩種資源往往常被單獨(dú)利用，近年才開始探索對(duì)這兩種資源實(shí)行綜合利用，本文將通過實(shí)例介紹如何實(shí)現(xiàn)這兩種資源的綜合利用，以達(dá)到更好的節(jié)能效果、更加節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的目的。
一、工程概述
1、建筑面積
某工程原有建筑面積為1.0萬㎡，新建建筑面積為1.8萬㎡，總建筑面積為2.8萬㎡。
2、室外地下水井情況
工程現(xiàn)有4000m深地?zé)峋?眼，150m深水源井4眼（1抽3灌）。地?zé)峋鏊疁囟葹?0℃，出水量為80m³/h。水源井出水量為80 m³/h。
3、建筑物負(fù)荷情況
建筑物總冷負(fù)荷:4500kw，建筑物總熱負(fù)荷: 3800kw；
游泳池負(fù)荷(水溫維持負(fù)荷): 375kw；生活熱水負(fù)荷：109kw。
二、系統(tǒng)概述
1、深層地?zé)豳Y源—地?zé)峋?/span>
（1）我們通常所講的地?zé)崮芷鋵?shí)是指深層地?zé)崮埽饕x存于中、新生代沉積盆地中的地下熱水中，其載體是水，屬于一種綜合性礦產(chǎn)資源。目前地?zé)峋疃纫话阍?000m—4000m之間。
（2）深層地?zé)豳Y源可以用于供暖、醫(yī)療保健、洗浴、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，且越來越受到歡迎。
（3）近年來地?zé)豳Y源受到世界各國(guó)的重視，地?zé)岵粌H清潔，而且能反復(fù)利用，屬于可再生資源。
（4）深層地下水有其自身的循環(huán)系統(tǒng)，一部分熱水被抽上來之后，會(huì)從遠(yuǎn)方不斷地得到補(bǔ)給，從這個(gè)意義上說，地?zé)豳Y源是取之不盡、用之不竭的。
（5）在利用好地?zé)崴耐瑫r(shí)，必須進(jìn)行回灌，用過的熱水經(jīng)處理后，重新注回到含水層中，可提高再生的性能，這樣才可使含水層不枯竭。
（6）地?zé)釕?yīng)進(jìn)行“梯級(jí)”利用，這樣可使地?zé)豳Y源“物盡其用”。
2、利用淺層地?zé)豳Y源——地源熱泵
（1）可以用的淺層地?zé)崮苤饕堑乇硪韵?00m范圍內(nèi)巖土體和地下水中的低位熱能，其核心技術(shù)是地源熱泵技術(shù)。
（2）地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，熱源包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備，是一種可再生能源利用技術(shù)。
（3）地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（電能），實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芟蚋邷責(zé)崮艿霓D(zhuǎn)換。即冬季，把巖土體中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到巖土體中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量，用戶可以得到4kWh以上的熱量或冷量。
（4）地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，無污染物排放，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，環(huán)保效益顯著。
3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)配置目的
根據(jù)工程現(xiàn)狀，擬綜合開發(fā)利用深層地?zé)崤c淺層地?zé)徇M(jìn)行供暖和制冷。以最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到最佳的能源使用效率且使系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用降低。
（2）系統(tǒng)配置
根據(jù)本工程冷熱負(fù)荷，需要配置PSRHH5704－D型帶部分熱回收功能的水源熱泵機(jī)組2臺(tái)，機(jī)組參數(shù)如表2-1所示：
（3）夏季系統(tǒng)運(yùn)行方案
A.水源熱泵機(jī)組制冷量：2322.5×2＝4645kw﹥4500kw可滿足建筑物制冷需求。水源熱泵機(jī)組熱回收量為338.6×2＝677.2kw，泳池和生活熱水總負(fù)荷375＋109＝484kw，677.2kw﹥484kw即夏季利用水源熱泵機(jī)組制冷時(shí)回收的冷凝熱用于泳池加熱和生活熱水加熱。
B.夏季制冷時(shí)水源井計(jì)算：水源熱泵冷卻水(井水)進(jìn)出水溫按15/30℃，單口水源井可吸收排熱量為80×（30－15）×1.163＝1396kw，夏季制冷系統(tǒng)總排熱量為（2322.5+366.0）×2=5377kw。故需要抽水井5377/1396=4眼，為了保證100%回灌，根據(jù)此工程區(qū)域水文地質(zhì)情況，采用1:2的抽灌井比例，故需要回灌井為8眼，本工程需要配置4眼抽水井，8眼回灌井才能滿足系統(tǒng)要求。因本工程原有4眼水源井，故還需要鉆鑿8眼水源井。
（4）冬季系統(tǒng)運(yùn)行方案
A.水源熱泵機(jī)組制熱量：2454.9×2＝4909.85kw，冬季總的熱負(fù)荷為3800+375+109=4284kw，4909.85﹥4284kw即冬季水源熱泵機(jī)組可滿足供熱需求。但此工程原有地?zé)峋?眼，為了更好地利用地?zé)豳Y源，使系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)，所以優(yōu)先選擇地?zé)峋?，采用合理的方案保證系統(tǒng)效果。
B.地?zé)峋鏊繛?0m³/h，出水溫度60℃。首先利用地?zé)崴訜嵘顭崴?，地?zé)崴ㄟ^第一級(jí)板式換熱器由原溫度60℃降至58.5℃，此過程換熱量為：80×（60－58.5）×1.163＝139.56kw﹥109kw可滿足生活熱水負(fù)荷需求。
C.58.5℃的地?zé)崴?jīng)第二級(jí)板式換熱器換熱后供采暖，溫度降至45℃（采暖供回水溫度為45/40℃），此過程換熱量為：80×（58.5－45）×1.163＝1256.04kw﹤3800kw，建筑物采暖負(fù)荷仍需3800－1256.04＝2543.96kw，此部分負(fù)荷需要通過水源熱泵機(jī)組補(bǔ)充供熱滿足要求。
D.45℃的地?zé)崴^續(xù)經(jīng)第三級(jí)板式換熱器換熱加熱泳池?zé)崴?，溫度降?0℃，此過程換熱量為：80×（45－40）×1.163＝465.2kw﹥375kw，可滿足泳池負(fù)荷需求。
E.40℃的地?zé)嵛菜?jīng)第四級(jí)板式換熱器換熱后溫度降至12℃，此過程是通過利用水源熱泵機(jī)組提取地?zé)嵛菜牡臀粺崮苓_(dá)到供暖所需溫度45℃，此過程換熱量為：80×（40－12）×1.163＝2605.12kw﹥2543.96kw，故可滿足剩余建筑物采暖需求。
F.由上面可見，冬季采暖時(shí)采用水源熱泵機(jī)組綜合利用地?zé)崴沟責(zé)崴寐蚀蟠筇岣?，供熱量大大增加，最終地?zé)嵛菜?2℃回灌。冬季只需開啟1臺(tái)機(jī)組即可滿足補(bǔ)充供暖熱量的要求，這將大大節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
G.每年冬季運(yùn)行時(shí)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用：節(jié)省1臺(tái)水源熱泵機(jī)組運(yùn)行，運(yùn)行輸入功率509.0kw；節(jié)省2臺(tái)水源井潛水泵運(yùn)行，每臺(tái)運(yùn)行輸入功率37kw；運(yùn)行1臺(tái)地?zé)峋責(zé)釢撍?，運(yùn)行輸入功率75kw。節(jié)省運(yùn)行輸入功率509.0+37×2-75=508kw。冬季可節(jié)省費(fèi)用為395712元。冬季運(yùn)行節(jié)省費(fèi)用如表2-2所示：
閱讀全文：深層地?zé)岷蜏\層地?zé)岬木C合開發(fā)利用實(shí)例.pdf
責(zé)編：dhl
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