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喜迎二十大 科普向未來 | 中深層地巖熱供暖技術科普簡介

2022/9/24 8:49:50    甘肅科技投資集團有限公司 閱讀:18 次

中深層地巖熱供暖技術“井下封閉換熱、取熱不取水、對自然環境無干擾”,是實現“碳達峰、碳中和”戰略的重要途徑之一。該技術綠色低碳、安全可靠、運行成本低、不取用地下水,具有不受地域條件限制、不占用土地、操作維護簡單、使用壽命長、投資收益穩定等特點。

01 中深層地巖熱供暖技術簡介

基本原理

中深層地巖熱供暖技術利用地層中普遍存在的地溫梯度,通過鉆機向地下深度2000-3000米、溫度70-90℃的中高溫巖土層鉆孔,孔徑200㎜,在鉆孔中安裝一種密閉的金屬換熱器,利用換熱器將地下深處的熱能導出,再通過地上專用主機系統向建筑物持續穩定供暖,與冷卻水塔等冷源端結合后,還可實現夏季空調制冷。

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主要特點

中深層地巖熱供暖技術“井下封閉換熱,取熱不取水,對自然環境無干擾”,該技術不受場地、氣候條件制約,不占用土地,系統自動運行、可無人值守,安全可靠、運行成本低廉、操作簡便,無廢氣、廢液、廢渣排放,是一種具備良好發展潛力的綠色低碳能源。與幾種主要的可再生能源相比,中深層地巖熱既不存在太陽能、風能等容易受天氣變化影響,不穩定、不連續需要增加儲能、調峰等環節,又能克服淺層土壤源熱泵熱總量小、熱補償不易平衡,長期使用易出現“熱衰減”,造成效率下降、后期運行費用逐漸增加的問題,還可以徹底避免水熱型技術取用地下水、100%同層回灌困難、地下水資源受到嚴格保護的問題。

采用中深層地巖熱供暖技術,一次性初始投資略高,但后期運行成本較低,全系統每平米供熱面積投資約230-260元左右。根據甘肅省實踐經驗,全采暖季運行費用最低0.9元/月,最高2.3元/㎡(電價按0.5元/kwh計算)。

以10萬㎡建筑計算,若采用中深層地巖熱供熱系統,按現行取暖費標準,每年相比集中供熱可節約費用約150萬元以上,且建筑規模與供熱能力匹配程度越高、智能控制技術越適用,建筑本體節能效果越好,單位面積初始投資費用就越低。

碳減排效益

以推廣使用中深層地巖熱供暖面積1000萬平方米為例,與燃煤鍋爐相比,每年可替代標煤16萬噸,減少CO2排放約40萬噸,減排率達84%以上。如和低能耗建筑技術、凈零能耗建筑技術、建筑節能技術相結合可大大提高綠色建筑技術的發展水平。

政策支持

2020年12月,“中深層地巖換熱清潔供暖技術”入選了國家發改委、科技部、工業和信息化部、自然資源部聯合印發的《綠色技術推廣目錄(2020年)》。2021年1月,《國家能源局關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(國能發新能〔2021〕3號文),2021年9月,國家能源局《關于促進地熱能開發利用的若干意見》,明確提出根據實際情況選擇“密封式、井下換熱”技術,最大程度減少對地下土壤、巖層和水體的干擾。

02發展及應用現狀

近年來,中深層地巖熱供暖技術在陜西、河南、河北、山東、內蒙、北京等地得到了快速發展,已投入使用的建筑面積超過2000萬㎡,最具代表性的是陜西西咸新區中國西部科技創新港項目,該項目供暖面積159萬㎡,總熱負荷75.69MW,共6座分布式能源站、91口地熱井。2015年11月,在原中國工程院副院長徐德龍院士的帶領指導下,位于蘭州市西郊的甘肅省第一口中深層地巖熱供暖井(井深2500m)投入使用。截止目前,在甘肅蘭州、定西、天水等地已建成27口中深層地巖熱供暖井,總供暖(熱水)/制冷面積35萬㎡,均取得良好供暖效果。

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甘肅科技集團建材院正在建設的天水市職教園區供暖/制冷項目,總供暖/制冷面積60萬㎡,共設置3座分布式能源站、32口地熱井(井深2200m)。2021年6月初,河北雄安新區管委會專程到陜西西咸新區、甘肅科技集團建材院進行了實地調研,對該技術研發及推廣使用給予了高度評價。

03我省發展中深層地巖熱供暖技術的可行性

技術有支撐

甘肅科技集團建材院經過近十年的技術研發與創新,已申請29項中深層地熱技術相關專利(已獲得授權13項,申請國際發明專利2項),并于2018年編制完成了甘肅省中深層地巖熱供暖技術規范 《中深層地巖熱供熱系統工程技術規范》(DB62/T 3144-2018)。通過試點項目建設、運行,積累了建設經驗,培養了人才隊伍,已具備了在我省規?;茝V應用的技術基礎。

資源有保障

甘肅省幅員遼闊,地跨北山、祁連山、西秦嶺3條造山帶和安西—敦煌盆地、河西走廊盆地群、隴中盆地群(祁連東段)和隴東盆地,新構造運動塑造的盆山構造格局,蘊藏著豐富的中低溫地熱資源。

根據我國大地熱流分布圖,西起青海、東至山東的“西北—華北地熱帶”覆蓋了甘肅省中、東部地區,大地熱流值約為50~90Mw/,高于全國平均值,屬于地熱資源較好區域,說明該區域深部地熱資源蘊藏量較為豐富,具備開發利用的潛力。

04甘肅科技集團建材院部分工程案例

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