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喜迎二十大 科普向未来 | 中深层地岩热供暖技术科普简介

2022/9/24 8:49:50    足球押注APP官网 阅读:237 次

中深层地岩热供暖技术“井下封闭换热、取热不取水、对自然环境无干扰”,是实现“碳达峰、碳中和”战略的重要途径之一。该技术绿色低碳、安全可靠、运行成本低、不取用地下水,具有不受地域条件限制、不占用土地、操作维护简单、使用寿命长、投资收益稳定等特点。

01 中深层地岩热供暖技术简介

基本原理

中深层地岩热供暖技术利用地层中普遍存在的地温梯度,通过钻机向地下深度2000-3000米、温度70-90℃的中高温岩土层钻孔,孔径200㎜,在钻孔中安装一种密闭的金属换热器,利用换热器将地下深处的热能导出,再通过地上专用主机系统向建筑物持续稳定供暖,与冷却水塔等冷源端结合后,还可实现夏季空调制冷。

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主要特点

中深层地岩热供暖技术“井下封闭换热,取热不取水,对自然环境无干扰”,该技术不受场地、气候条件制约,不占用土地,系统自动运行、可无人值守,安全可靠、运行成本低廉、操作简便,无废气、废液、废渣排放,是一种具备良好发展潜力的绿色低碳能源。与几种主要的可再生能源相比,中深层地岩热既不存在太阳能、风能等容易受天气变化影响,不稳定、不连续需要增加储能、调峰等环节,又能克服浅层土壤源热泵热总量小、热补偿不易平衡,长期使用易出现“热衰减”,造成效率下降、后期运行费用逐渐增加的问题,还可以彻底避免水热型技术取用地下水、100%同层回灌困难、地下水资源受到严格保护的问题。

采用中深层地岩热供暖技术,一次性初始投资略高,但后期运行成本较低,全系统每平米供热面积投资约230-260元左右。根据甘肃省实践经验,全采暖季运行费用最低0.9元/月,最高2.3元/㎡(电价按0.5元/kwh计算)。

以10万㎡建筑计算,若采用中深层地岩热供热系统,按现行取暖费标准,每年相比集中供热可节约费用约150万元以上,且建筑规模与供热能力匹配程度越高、智能控制技术越适用,建筑本体节能效果越好,单位面积初始投资费用就越低。

碳减排效益

以推广使用中深层地岩热供暖面积1000万平方米为例,与燃煤锅炉相比,每年可替代标煤16万吨,减少CO2排放约40万吨,减排率达84%以上。如和低能耗建筑技术、净零能耗建筑技术、建筑节能技术相结合可大大提高绿色建筑技术的发展水平。

政策支持

2020年12月,“中深层地岩换热清洁供暖技术”入选了国家发改委、科技部、工业和信息化部、自然资源部联合印发的《绿色技术推广目录(2020年)》。2021年1月,《国家能源局关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(国能发新能〔2021〕3号文),2021年9月,国家能源局《关于促进地热能开发利用的若干意见》,明确提出根据实际情况选择“密封式、井下换热”技术,最大程度减少对地下土壤、岩层和水体的干扰。

02发展及应用现状

近年来,中深层地岩热供暖技术在陕西、河南、河北、山东、内蒙、北京等地得到了快速发展,已投入使用的建筑面积超过2000万㎡,最具代表性的是陕西西咸新区中国西部科技创新港项目,该项目供暖面积159万㎡,总热负荷75.69MW,共6座分布式能源站、91口地热井。2015年11月,在原中国工程院副院长徐德龙院士的带领指导下,位于兰州市西郊的甘肃省第一口中深层地岩热供暖井(井深2500m)投入使用。截止目前,在甘肃兰州、定西、天水等地已建成27口中深层地岩热供暖井,总供暖(热水)/制冷面积35万㎡,均取得良好供暖效果。

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足球押注APP官网建材院正在建设的天水市职教园区供暖/制冷项目,总供暖/制冷面积60万㎡,共设置3座分布式能源站、32口地热井(井深2200m)。2021年6月初,河北雄安新区管委会专程到陕西西咸新区、足球押注APP官网建材院进行了实地调研,对该技术研发及推广使用给予了高度评价。

03我省发展中深层地岩热供暖技术的可行性

技术有支撑

足球押注APP官网建材院经过近十年的技术研发与创新,已申请29项中深层地热技术相关专利(已获得授权13项,申请国际发明专利2项),并于2018年编制完成了甘肃省中深层地岩热供暖技术规范 《中深层地岩热供热系统工程技术规范》(DB62/T 3144-2018)。通过试点项目建设、运行,积累了建设经验,培养了人才队伍,已具备了在我省规模化推广应用的技术基础。

资源有保障

甘肃省幅员辽阔,地跨北山、祁连山、西秦岭3条造山带和安西—敦煌盆地、河西走廊盆地群、陇中盆地群(祁连东段)和陇东盆地,新构造运动塑造的盆山构造格局,蕴藏着丰富的中低温地热资源。

根据我国大地热流分布图,西起青海、东至山东的“西北—华北地热带”覆盖了甘肃省中、东部地区,大地热流值约为50~90Mw/,高于全国平均值,属于地热资源较好区域,说明该区域深部地热资源蕴藏量较为丰富,具备开发利用的潜力。

04足球押注APP官网建材院部分工程案例

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