浅谈中深层地热技术在城市供热中的应用分析

浅谈中深层地热技术在城市供热中的应用分析

杜洪范

山东省城乡规划设计研究院有限公司，山东 济南250013

摘要：城市集中供热是市政基础设施建设的重要组成部分。城市某些区域无供热热源，城区集中供热管网难以延伸至此，该区域有丰富的地热资源，因地制宜利用地热资源，采取科学合理、切实可行的中深层地热供暖方案，促进地热能科学有序、清洁高效的开发利用，满足城区采暖供热需求，补齐基础设施短板。

关键词：地热资源中深层地热供暖供热需求

一、项目背景

随着近几年**市**区的发展，近300万平方米的小区、公建陆续建成，而热源及配套设施严重不足，将面临着无集中供热热源的严峻问题。目前，多数已建成小区采取燃气壁挂炉等方式，剩余大部分小区未供暖。而中心城区的集中供热管网距离该片区较远，近期集中供热管网无法延伸至该片区。与此同时，**区丰富的地热资源，却未得到充分利用。本项目因地制宜利用该片区丰富的地热资源，承担该片区的供热需求，保障居民温暖过冬。

二、项目概况

本项目采用“地面换热+热泵”的热源布置方式，供热管网形式均采用集中供热管网。共新建预制保温热水管网7.5公里，能源站1座，配套地热井16口，地热井至能源站取（回）水管网3.65公里，管材PE-RTⅡ预制保温管，管径DN355-DN200。覆盖小区实际供热面积129.2万平方米。

三、方案论证

按照“因地制宜、有序推进、近远期统筹考虑”的原则，结合项目范围内地热资源分布、热负荷分布情况。对比分析“地面换热+热泵”及“井下换热+热泵”两种热源布置方式，供热管网形式均采用集中供热管网。地热供暖方案主要承担供热范围内2025年采暖热负荷需求。

1.中深层地热利用方式比较

中深层地热主要有地面换热和井下换热两种利用方式，各有其优缺点。目前，地面换热的利用方式应用较多，也较为成熟，而井下换热方式应用较少。两种利用方式的详细对比见下表：

表3-1  两种地热利用方式比较

经过方案比较，确定本项目采用地面换热方案。

2.供热能力分析

根据研究范围内的地质条件，参考已建成地热项目的运行特性，确定地面换热布井方案：钻井深度：1500米。取水井间距按400-500米，回水井间距400米，取水井与回水井间距400米。单井出水量在80t/h左右。取水温度55℃，回水温度14℃。采用地面热泵换热，利用温差41℃，单井供热能力3.81MW。

3.供热系统方案的确定

由于地热井开发利用受到地热资源分布、井位布置间距、场地空间及采矿权、取水权等众多因素制约，本方案主要考虑“地面换热+热泵”布置方式。采用区域性分布式能源站供热系统形式，间接供热系统，将地热井水与小区二级管网系统分开，形成两套独立的供热系统。该系统方式便于供热系统运行调节，同时也可减少对地热水的污染和对二次管网、设备及楼内采暖设备使用寿命等影响。根据当地地热资源的调研，地热取水温度一般在55℃左右，考虑采用热泵机组进行余热回收利用，回水温度控制在14℃左右。

按照规范要求，方便系统灵活的运行调节，按照30%热负荷的比例建设调峰燃气锅炉房，作为调峰热源。本方案需在**学院设置地热井16处（8采8回），建设能源站一座，调峰燃气锅炉房一座（14MW），承担**学院沿途等8处热负荷。      

四、项目经济性

地热供暖项目的运行费用与建筑的负荷特性、每天的运行时间、供暖天数等息息相关，冬季供暖天数共120 d。能源价格各个地方也不相同，按照**市物价局公布的商业用电为0.75元 /(kW·h)，自来水价格4.5元/m3，商业用天然气价格为3.8 元 /Nm 3 。

采暖季的耗电、耗天然气、耗水是本项目的主要成本，其中电价是影响项目内部收益率的最敏感因素。

在考虑配套费、峰谷电价等因素后，地热供暖项目投资内部收益率尚可，具备可行性。

五、结语

在地热资源丰富的地区，在进行资源评估、环境影响评价和经济性测算的基础上，根据实际情况选择“取热不耗水、完全等量同层回灌”技术，因地制宜推进地热能项目建设，促进全省地热能科学有序、清洁高效的开发利用。鼓励开展中深层地热能集中利用示范工作，探索有利于地热能开发利用的新型管理技术和市场运营模式。中深层地热供暖符合节能减排、大气污染防治和清洁取暖的要求，可避免分散供热或单户取暖，发挥因地制宜发展地热能优势，具有良好的经济和社会效益。

参考文献：

【1】   韩二帅，张家护，鲁冰雪等  中深层地热能供热技术综述及工程实例  [J] 区域供热 2019（2）；2019年

【2】 中国工程建设标准化协会标准《中深层地埋管地源热泵供暖技术规程》

T/CECS 854-2021；2021年

作者简介：杜洪范  女，1981年1月生，2004年本科毕业，建筑环境与设备工程专业，高级工程师，注册造价工程师，注册咨询师；主要从事供热工程、动力工程的设计及研究、工程技术经济工作。

联系方式: 15953131032；山东省济南市解放东路9号山东省城乡规划设计研究院有限公司；邮编：250013

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