关于地热供暖技术研究与讨论

张绍辉

摘 要：为实现可持续发展目标,国家制定了“十五能源发展战略规划”,要求调整能源结构,减少燃煤造成的污染,大力发展新能源可再生能源的利用技术,其中提到要充分利用地热资源。随着国民经济的发展,地热作为一种清洁能源用于采暖,在我国北方城市得到迅速发展。本文探讨了地热供暖的原理、优势及相关技术。

关键词：地热供暖原理优势技术

1地热供暖技术原理

低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管——铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18至32摄氏度，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果。同时它可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源。

2地热在国内的应用概况

改革开放后，隨着经济社会快速发展我国能源消费迅速增长，在国家能源紧缺的情况下，地热资源作为可再生的绿色清洁能源已经显示出了巨大的潜力，逐渐应用于发电、供暖、医疗保健、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等广泛的领域，中低温地热资源开发利用还引发了围绕房地产开发、旅游业等的地热开发热潮。我国利用地热资源的方式主要是高温地热发电和中低温地热直接利用。

3地热水供暖优点

3.1余热利用、经济节能

采用高温水源热泵机组可直接回收利用低温地热水、地热尾水、含油污水及其它各种温度在30℃~60℃之间的中低品位余热资源,从根本上解决了此类余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。机组制热工况出水温度可根据用户需求调节,最高出水温度可达90℃,可满足不同用户的空调、供暖、制备生活热水的需求,低温地热水+高温水源热泵取代燃煤锅炉进行冬季供暖无须改造供暖末端及现有供暖管网,从而使现有资源得到了最合理的利用。

3.2绿色环保、效益显著

采用地热水+高温水源热泵取代燃煤锅炉可取得很好的环保效应和经济效应,避免了燃煤锅炉的废气、废渣对周围环境的污染,省掉了燃煤的运输费用、贮煤场地费用、除尘费用、灰渣的运输处理费用等。同时解决了低温地热水或地热尾水排放后对环境造成的热污染的问题,经此方案后,尾水的温度只有18℃左右远低于国家规定的小于30℃的标准。

3.3一机多用,节约资金

在该项目中,利用高温水源热泵提供冬季供暖的同时,还可提供夏季制冷,从而避免了中央空调系统的重复投资。

3.4性能稳定、安全可靠

水源热泵运行自动化程度高,运行人员少,无压力容器存在,安全性好。地下水温度稳定,水源热泵供热为连续供热,温度恒定,人体的舒适感好。

4地热供暖相关技术探讨

4.1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5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”。

4.2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。

4.3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。15℃～20℃的地热水回灌至地下后，经过大地地层的自身加热作用后，温度又自动变为50℃以上，在这一过程中，绝大部分能量来自于土壤，仅消耗微量的电能循环地热水，这也就是深层地热高效节能的原因所在。制冷时，从浅层水源空调开采井中提取的温度恒定为15℃的浅层地下水，经过热泵吸收风机盘管中所用的制冷用循环水中的热量，风机盘管中所用的制冷用循环水温度降低（约为7℃），从而实现制冷目的；而热泵将提取的热量释放到开采出来的浅层地下水中，浅层地下水温度升高至约25℃后，经水源空调回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的浅层地下水经与土壤换热后，温度又变为约15℃，如此周而复始，达到制冷的目的。

5结语

地热能源是可再生的清洁能源，能够利用在民用领域，将会有效减少民用能源消耗及污染，缓解能源紧张和供应的压力，为国家节能减排政策做出巨大贡献。是推动节能减排工作，获得良好经济、环保效益的有效途径之一。

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