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地熱井水供暖未來發展優勢探討

更新時間：2022-01-14　點擊量：1620

地熱資源作為一種清潔、環保的可再生資源在近年來得到了廣泛應用，通過對國內外地熱資源開發實踐觀察發現：地熱資源的綜合開發利用具有很高的社會效益、經濟效益和環境效益。在我國，地熱水被應用于洗浴、發電、供暖、溫室、農業養殖等各個領域，其中，將地熱井水用于供暖不但環保、節能，在工藝技術上也相對簡單可行。近年來，地熱井水供暖在我國天津、北京等地得到逐漸推廣，其供暖效果、環保效益取得了社會各界的廣泛認可。地熱井水供暖的優勢分析地熱井水供暖源于歐美國家，早在二十世紀四十年代已經被普遍用于歐美國，覆蓋了世界寒冷地帶的三分之一區域。地熱井水供暖于上世紀九十年代被傳入我國，一經采用便憑借環保、舒適、清潔、節能等諸多優勢而廣受認可。

學界專家認為：地熱井水供暖是一種合理、科學的室內取暖方式。地熱井水供暖相對于傳統供暖方式具有以下優點： 1.1 環保節能與煤炭、石油相比，地熱能源是清潔的、可再生的，深層地下水有著自身的循環系統，地熱水被抽上來用于供暖后，再循環到地下，整個水循環系統基本上是不消耗水的。從這個角度來看，地熱資源是取之不盡、用之不竭的。且地熱井水供暖不會對環境造成污染，大大減少了碳排放量，充分符合當今社會“低碳環保、節能減排”的環境建設要求。傳統供暖多以燃煤、燃油為供熱原料，煤煙污染是我國大氣污染的重要原因之一，在燃燒過程中所產生和排放的大量塵埃和有害氣體，是大氣污染的主要構成成分。此外，資源節約型社會建設背景下，各行業均向著“低碳節能”的方向不斷改進，燃油、燃煤所消耗的均為不可生資源，不僅造成了嚴重的污染，也不符合當今社會發展要求。 1.2 經濟高效雖然地熱井水供暖初期投資較大，但地熱井水供暖系統中所消耗的維護費用、運行費用相對于傳統集中供暖形式大大減少，長期來看，地熱井水供暖經濟性較強。傳統集中供暖一次性投資量大，而運行過程中燃煤、燃油耗費的成本巨大，由于石油、煤炭資源供不應求，今年來煤炭、石油價格一直居高不下，可見傳統集中供暖長期運行經濟性較差。 1.3 技術簡單可行地熱井水供暖通過打地熱井、提取地下熱水并用于供暖系統而實現，整個工藝流程相對簡單可行，對水溫的要求也相對寬松，從 15℃~180℃的地熱水均可用于供暖，而對于溫度較高的地熱水，可免去加熱直接用于室內供暖，進一步簡化了供暖流程，并減少了供暖過程中的熱能損失，發揮地熱資源效用。另外，隨著國內外地熱井水供暖技術的不斷發展，地熱井水工藝技術不斷成熟和完善起來，在實踐運行過程中體現出良好的可行性、合理性、科學性。天津塘沽地區地熱資源豐富，在地熱資源開發和地熱供暖領域做出了嘗試，獲得了良好的環保效益和社會效益。已建成的地熱供熱站不但分擔了天津城市供暖的重要任務，同時也減少了由于傳統集中供暖燃煤、燃油而產生的空氣污染物排放量，對天津市的生態環境優化、空氣質量提升起到了重要的作用。

2.我國地熱資源開發現狀及地熱供暖發展前景在我國資源友好型社會和環境節約型社會的建設背景下，各種“綠色資源”得到進一步開發利用，各行業紛紛對環保節能技術進行研究和實踐， “節能減排”成為各產業技術更新和改進的主流趨勢。地熱資源作為一種清潔環保的資源在現階段應得到進一步開發和綜合利用，其中地熱井水供暖是合理利用地熱資源的重要途徑。現將我國目前地熱資源開發現狀以及地熱井水供暖的未來發展趨勢、發展對策總結如下： 2.1 我國地熱資源開發現狀我國地熱資源分布廣泛，儲量豐富，據中國能源研究會地熱專業委員會統計我國已查明地熱能總量 92572.45×1015J 相當于 31.6 億噸標煤，遠景資源量 3964971.32×1015J 相當于 1501.7 億噸標煤。隨著能源短缺與經濟發展速度加快的矛盾日益凸顯，地熱資源的開發和利用逐漸得到重視。以天津市為例：天津地熱資源的開發可追溯到上世紀三十年代法國人在天津市老西開鑿成的第一眼自流熱水井，直到二十世紀，二十世紀七十年代，天津地區地熱資源開發在我國地質學家李四光的倡導下大規模展開，至今天津市已經形成了我國地熱資源開發研究程度最高、地熱資源開發利用規模的“地熱城”。形成了王蘭莊、塘沽、武清、大港、山領子等熱田資源，市區、塘沽、大港、武清地區的地熱資源開發規模。其中，塘沽作為濱海新區的核心區，是中國地熱能源綜合利用最大區域，現有地熱井 40 余眼，地熱供熱建筑面積約 350 萬㎡。塘沽地區地熱資源埋藏總量約為 3.03×1019 焦耳，折合標準煤 8.28 億噸；可利用地熱資源量為 5.54×1018 焦耳，折合標準煤礦 1.89 億噸。天津地區的地熱資源開發帶來了巨大的經濟效益和社會效益，隨著天津經濟發展速度的加快，對地熱資源的開發需求日益增加，豐富的地熱資源已經成為天津經濟發展的重要組成部分。

近年來，隨著對地熱產業的快速發展，天津市取得了許多關于地熱資源開發利用的科研成果，天津市地熱水得到有效開發，并被用于供暖、洗浴、種植、養殖、康樂旅游等諸多領域，其中被用于供暖的熱能資源居多。 2.2 地熱井水供暖發展前景與發展對策地熱作為一種清潔能源，在我國北方地區得到了迅速發展，地熱供暖憑借其良好的經濟性、舒適性、環保性而廣受認可，而在我國可持續發展的背景下，地熱供暖作為一種復合資源節約型社會和環境友好型社會建設要求的環保、節能供暖方式勢必得到進一步的普及和發展。就全國地熱供暖技術發展現狀來說，仍然存在一些有待于完善的技術問題，如尾水排放溫度過高，造成了資源浪費，和環境污染；結構和腐蝕；引起地面下沉等。而天津地區作為我國地熱資源豐富的地區之一，在地熱供暖技術方面做出了諸多有益的實踐，對這些問題的改善給出了可行的參考，采取了以下對策：一）重視低溫地熱能的利用。一般高于 45℃的地球熱能被稱為地熱能，而熱能技術的應用于發展使地熱能概念得到擴展，淺層地下水中的熱能也可以通過熱泵加以利用，此外，由于以往地熱供暖中，尾水溫度高于 40℃，因而進一步加快低溫地熱能利用技術的發展，對尾水溫度進行提取利用，是地熱供暖中提升資源利用率的重要途徑。目前，在供暖實踐中將尾水作為生活熱水進行重利用，這對于提升地熱資源利用率，是一種簡便可行而經濟型很強的途徑；二）強化對地熱供暖系統的防腐。地熱供暖管道的腐蝕不但會影響地熱供暖系統的正常工作，也使地熱供暖系統的維護成本大大增加，因而做好地熱供暖系統防腐十分重要，可以利用非金屬材料解決腐蝕問題；從開采到利用采用密閉系統，防止空氣 (氧)進人系統中；對含 Cl-的地熱水可采用前置換熱器，使用間接供暖方式。這樣，前置換熱器采用耐腐蝕材料而供暖管道和設備可采用普通碳鋼；三）回灌技術。在地熱資源開發地區，不同程度地出現了地面沉降與尾水造成的環境熱污染問題，目前地熱供暖企業逐漸開始注重環境保護和資源再生，采取回灌對策是解決地面沉降和為水污染的有效途徑，不僅如此，回灌水經地溫加熱，溫度升高，補充熱儲，利于對地熱資源的可持續開發。 3.總結與展望總之，地熱井水供暖大大提升了供暖的環保性、清潔性、節能性、經濟性，帶來十分理想的室內供暖效果和良好的環境效益。近年來我國北方地區地熱能開發與利用產業迅速發展，天津地區作為全國地熱資源最為集中的地區之一，在地熱能開發和地熱資源利用方面做出了諸多有益的實踐，為全國地熱資源的開發利用和地熱供暖技術的發展提供了寶貴的經驗。地熱供暖憑借其良好的環保性、舒適性、經濟性取得了廣泛認可，在環境友好型社會和資源節約型社會的建設背景下更是有著廣闊的發展空間，與此同時，我國地熱供暖領域應不斷改進供暖技術，進一步提升熱能資源利用率，和提高地熱井水供暖的科學性、經濟性。天津地區地熱供暖企業在低溫地熱能的利用、地熱供暖防腐技術和回灌技術等方面已經做出了許多嘗試，并取得了可喜的成果，而這幾項技術的創新和發展也將成為我國地熱供暖領域今后一段時間的重要趨勢。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統/地熱普查/地溫監測哪家好選鴻鷗

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地熱井高精度傳感器分層測溫方案、地熱井溫梯度測井系統、井溫梯度測井系統

地溫凍土深水井地熱井溫度監測自動測溫系統

巖土凍土地溫深井電腦自動測溫系統、水源地源熱泵空調換熱井測溫系統

TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：

為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

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地熱井水供暖未來發展優勢探討

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