上海市淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)的可行性和應(yīng)用技術(shù)

1、1上海市淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)的可行性和應(yīng)用技術(shù)上海市淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)的可行性和應(yīng)用技術(shù)092712黃兵姚一、摘要：一、摘要：淺層地?zé)崮苁侵傅乇硪韵乱欢ㄉ疃确秶鷥?nèi)（一般為恒溫帶至200m埋深）溫度低于25℃在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開發(fā)利用價(jià)值的地球熱能資源，是一種可持續(xù)開發(fā)的能源它的開發(fā)和利用在建筑供暖（冷）行業(yè)中具有舉足輕重的作用。上海市的能源緊缺為解決這個(gè)問題一個(gè)重要的方面就是要利用可再生、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型能源。淺層地?zé)崮鼙就粱恍柽\(yùn)輸容易取

2、得可持續(xù)利用是上海地區(qū)重要的可再生資源。本文通過分析該領(lǐng)域的研究應(yīng)用現(xiàn)狀指明了上海地區(qū)發(fā)展淺層地?zé)崮艿乃悸泛头椒?。結(jié)合上海地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、氣候特點(diǎn)以及地下水情況對該能源在上海地區(qū)的可行性和開發(fā)運(yùn)用做出論證?！娟P(guān)鍵詞】淺層地?zé)崮埽还?jié)能；綠色能源二、引言：二、引言：我國能源生產(chǎn)的增長速度，遠(yuǎn)低于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長速度，能源的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。加之上海市能源緊張。電能，天然氣不能滿足城市需求。而淺層地?zé)崮芮∏∈且环N清潔、價(jià)廉

3、、豐富的新興能源，能夠彌補(bǔ)能源的不足。三、正文：三、正文：1上海市淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)的可行性論證：上海市淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)的可行性論證：淺層地?zé)崮苁且环N可再生的新型環(huán)保能源，也是一種特殊礦產(chǎn)資源，利用前景廣闊。開發(fā)利用淺層地?zé)崮軐?gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會、保障國家能源安全、改善我國現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)國家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義。有助于改善上海市的能源緊張情況和促進(jìn)上海市實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。地?zé)崮苁堑厍騼?nèi)部貯存的熱能它包

4、括地球深層由地球本身放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能及地球淺層由接收太陽能而產(chǎn)生的熱能。前者以地下熱水和水蒸氣的形式出現(xiàn)溫度較高主要用于發(fā)電、供暖等生產(chǎn)生活目的其技術(shù)已基本成熟歐美國家有很多用于發(fā)電我國則多用來直接供熱這種地?zé)崮芷肺惠^高但受地理環(huán)境及開采技術(shù)與成本的影響因而受限較大后者由太陽能轉(zhuǎn)換而來蘊(yùn)藏在地球表面淺層的土壤中溫度較低但開采成本和技術(shù)相對也低且不受地理環(huán)境的影響特別適合于建筑物的供暖與制冷因而受到了暖通空調(diào)及節(jié)能行業(yè)越來越多的關(guān)

5、注。地球表面是一座巨大的天然太陽能集熱器和儲熱庫。到達(dá)地球表面的太陽能相當(dāng)于全世界能源消耗量的2000倍只是由于太陽能能流密度低地球表面的溫度變化大使得對這部分熱能的直接利用困難較多。但實(shí)際上溫度受天氣變化影響較大的部分主要集中在地表面至地下10m之間的區(qū)域內(nèi)從10m深度再往下大地溫度就穩(wěn)定在當(dāng)?shù)厝甑钠骄鶜鉁厣狭?。我國大部分地區(qū)這個(gè)溫度都在15℃左右如果把這樣的溫度搬運(yùn)到地面上來稍做處理就可成為很好的空調(diào)系統(tǒng)這就是目前淺層地?zé)崮芾玫?/p>

6、主要方式。淺層地?zé)崮芾猛ǔＰ杞柚跓岜盟且豁?xiàng)新興綠色節(jié)能技術(shù)。在冬天它以大地為低溫位熱源從大地中提取熱量經(jīng)過地面上熱泵的轉(zhuǎn)換提高溫位向房屋供暖在夏天則以大地為高溫位熱源將房屋內(nèi)的熱量輸送到大地土壤中。由于地下溫度十分穩(wěn)定且很接近房屋居住所需的溫度因此相對于以大氣環(huán)境為熱源的熱泵和燃煤、燃油的供暖供冷系統(tǒng)以大地為提取熱量或排放熱量的熱源的熱泵效率大大提高同時(shí)還減少了燃燒產(chǎn)物的排放和制冷劑的用量對環(huán)保十分有利。3泵唯一的要求是需要足夠的

7、土地使熱交換能夠充分進(jìn)行最節(jié)約的方式是在建筑施工的起始階段就安裝地?zé)崮軣岜眠@樣房屋結(jié)構(gòu)就不會阻礙熱泵與地下熱源的聯(lián)系。地?zé)崮軣岜靡源蟮貫槲栈蚺欧艧崃康臒嵩丛谟械叵滤吹牡胤讲恍枰獙ｉT的地下?lián)Q熱器可以直接抽取地下水經(jīng)過去除雜質(zhì)的處理后根據(jù)供暖或制冷的目的送給熱泵的蒸發(fā)器或冷凝器完成熱量交換后回灌到地下或排放到別的地方。在沒有水源的地方熱泵要與土壤交換熱量就需要設(shè)置專門的地下?lián)Q熱器。所以在結(jié)構(gòu)上它與常規(guī)熱泵最大的不同就是需要一套地?zé)釗Q熱器

8、。2.2地?zé)釗Q熱器地?zé)釗Q熱器的性能與當(dāng)?shù)赝寥赖男阅苊芮邢嚓P(guān)它設(shè)計(jì)得合理與否直接影響地?zé)崂眯屎屯顿Y成本是地?zé)岜贸晒?yīng)用的前提也是當(dāng)前淺層地?zé)崂眉夹g(shù)推廣的難點(diǎn)。淺層地?zé)崮軣岜盟玫責(zé)釗Q熱器就是在地面下埋設(shè)的封閉管道回路這些管路通常由高密度聚氯乙烯或聚丁烯塑料管組成用泵將換熱介質(zhì)送入這些地下管道與地下土壤進(jìn)行熱量交換然后回到地面與熱泵進(jìn)行換熱換熱介質(zhì)通常為水的鹽溶液封閉在管路系統(tǒng)在地面上的熱泵與地下?lián)Q熱器之間循環(huán)流動完成換熱任務(wù)。地下管

9、道埋設(shè)方式有水平式和垂直式兩種形式。水平埋管式通常淺層埋設(shè)工程量大而開挖技術(shù)要求不高初投資低于豎直埋管式缺點(diǎn)是占地面積大溫度穩(wěn)定性也較差現(xiàn)在已很少采用。豎直埋管式工程量小占地面積少恒溫效果好維護(hù)費(fèi)用少適合于用地緊張的城市缺點(diǎn)是技術(shù)要求較高初投資較大。豎直埋管式地?zé)釗Q熱器目前應(yīng)用較多發(fā)展較快。它是在地面下豎直鉆孔在孔內(nèi)埋入換熱管換熱管的形式又有兩種:U型管式(見圖2)和套管式目前以U型管應(yīng)用較多。地下鉆孔的孔徑一般為100～150mm孔間

10、距和深度取決于土壤的熱性質(zhì)和氣象條件并隨地理位置而變?？咨钜话銥?00～300m孔間距為4～10m鉆孔總長度由建筑面積的大小而定一般是每平米建筑面積鉆孔長度1m左右。每一豎直鉆孔內(nèi)可放入一組或兩組U型塑料管管徑25～35mm塑料管下端用U型接頭接好形成一個(gè)U型封閉管路。然后將鉆孔與管道之間的空間填埋夯實(shí)填埋材料可以采用當(dāng)?shù)赝寥酪部梢赃x用與當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)接近的混凝土。各鉆孔內(nèi)管道之間的連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。串聯(lián)形式就是換熱介質(zhì)依次流

11、過每個(gè)鉆孔內(nèi)的U型換熱管路之后再回到地面與熱泵的制冷劑進(jìn)行熱量交換。并聯(lián)形式就是換熱介質(zhì)同時(shí)分配到地下各個(gè)鉆孔內(nèi)的換熱管路與土壤交換熱量后同時(shí)流回地面進(jìn)入地面上的熱泵與制冷劑交換熱量這兩種方式各有利弊。串聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:單一流程和管徑管道的線性長度有較高的熱性能系統(tǒng)的空氣和廢渣易于排除。缺點(diǎn)是:需要較大的流體體積和較多的抗凍劑管道費(fèi)用和安裝費(fèi)用較高長度壓降特性限制了系統(tǒng)的能力。并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:管徑較小因而管道費(fèi)用較少抗凍劑用量較少安裝

12、費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是:一定要保證系統(tǒng)的空氣和廢渣的排除在保證等長度環(huán)路下每個(gè)并聯(lián)線路之間流量要保持平衡。2.3經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性地?zé)崮軣岜玫哪茉蠢眯时韧ǔ５臒岜锰岣?5%～70%通常每消耗1kW的功率可得到4kW的熱量或冷量。地?zé)崮軣岜玫耐顿Y回收期依賴于熱泵系統(tǒng)的大小、運(yùn)行時(shí)間的長短和當(dāng)?shù)氐哪茉磧r(jià)格因設(shè)置地?zé)崮軣岜枚嗤顿Y的費(fèi)用的回收期通常為5年左右總的投資回收期為10～14年。由于以大地土壤中的低品位熱能為低溫?zé)嵩此栽跒樽≌┡评鋾r(shí)僅