论文部分内容阅读
浅层地温能相对于以大气环境为热源的热泵和燃煤、燃油的供暖供冷系统,以大地为提取热量或排放热量的热源的热泵效率大大提高,同时还减少了燃烧产物的排放和制冷剂的用量,对环保十分有利。利用浅层地热能具有清洁环保,可再生、储量大、易取得、本地化等优点,在国内外均受到广泛的关注。被列为二十一世纪“十大”节能推广技术。
本次工作通过野外调查、钻孔施工、取样、综合研究等工作,针对区内实际利用的浅层地温能工程进行了实地调查,结合存在的问题,进行抽水回灌试验、热响应试验以及土样测试等。通过工作,对全区进行了浅层地温能的开发利用方式适宜性区划,为石家庄市浅层地温能合理开发利用和保护提供依据。
经初步调查,工作区浅层地热能开发利用工程52个,供暖面积约为354.4×104m2,其中地埋管地源热泵面积100.0×104m2,地下水地源热泵面积200.0×104m2,污水源和中水地源热泵54.4×104m2。与常规能源相比较,供暖系统节能20%以上,制冷系统节能10%以上,运行费用降低20%~40%,经济效益,环境效益明显,为本次石家庄市浅层地热能资源开发利用规划和科学管理提供了重要依据。通过勘查孔施工取样及测试,取得不同岩土体热导率值0.90~3.02W/(m·℃),比热容1.53~3.15 kJ/kg·℃;通过抽水和回灌试验,验证了工作区的回灌能力为0.5~0.67,分析了影响回灌能力的因素;现场热响应试验测试,利用人工冷(热)源向岩土体中连续加热(制冷),取得传热介质的温度变化和取(排)热量,地层排热量21.71~52.6(w/m),吸热量18.83~47.77(w/m),为石家庄市浅层地热能资源可持续开发利用提供了科学依据。根据地质、水文地质、环境地质条件和岩土热物特性,结合本次浅层地热能资源开发利用现状,在200m深度内将工作区划分为地下水换热方式开发利用的较适宜区和不适宜区;在120m以浅深度内将工作区划分为地埋管换热方式开发利用适宜区、较适宜区。
工作区恒温带-100m深度段的浅层地热容量为4.7100×1014 kJ/℃,其中包气带热容量为2.8477×1013kJ/℃,包水带热容量为4.4253×1014kJ/℃。工作区恒温带-200m深度段的浅层地热容量为7.6090×1015kJ/℃,其中包气带热容量为1.3781×1014kJ/℃,包水带热容量为7.4711×1015 kJ/℃。工作区浅层地热能资源开发利用环境效益:地下水换热方式开发资源量的利用率20%,折合标准煤5.79×104t,可减排CO215.05×104t,SO20.116×104t,氨氮化物0.041×104t,粉尘0.006×104t;利用率为30%,折合标准煤8.69×104t,可减排CO222.59×104t,SO20.174×104t,氨氮化物0.061×104t,粉尘0.009×104t;利用率为50%,折合标准煤14.48×104t,可减排CO237.65×104t,SO20.2870×104t,氨氮化物0.101×104t,粉尘0.014×104t。地埋管换热方式开发资源量的利用率20%,折合标准煤191.04×104t,可减排CO2496.70×104t,SO23.821×104t,氨氮化物1.337×104t,粉尘0.191×104t;利用率为30%,折合标准煤286.56×104t,可减排CO2745.06×104t,SO25.731×104t,氨氮化物2.006×104t,粉尘0.287×104t;利用率为50%,折合标准煤477.60×104t,可减排CO21241.76×104t,SO29.552×104t,氨氮化物3.343×104t,粉尘0.478×104t。