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中深層無干擾地熱供熱技術——地熱能供暖可以這么簡單

更新時間：2020-07-18　點擊量：3446

　位于陜西西咸新區同文路與同德路交叉口的同德佳苑是一個新建住宅小區，小區環境優美，板樓、高層錯落有致。記者在小區一戶居民家中看到溫度計指向24攝氏度，而當時室外氣溫已至零下。與任何一個北方居民住宅一樣，屋內的溫暖如春和室外的嚴寒形成鮮明對比，但不同的是，這個小區的供暖來自一種新型的清潔供暖方式——中深層無干擾地熱供熱技術。

　　中深層無干擾地熱供熱技術俗稱“干熱巖供暖”。近日，記者在陜西省采訪時了解到，陜西西咸新區和西安市的部分地區已開始推廣干熱巖供暖。干熱巖屬于地熱供暖，但它不抽取地下熱水，也不使用地下水，清潔環保、穩定可靠，在經濟和環保方面優勢明顯。

　　干熱巖西咸供暖

　　2018年11月1日，陜西西咸新區開發建設管理委員會在其上發布了關于印發《西咸新區鐵腕治霾打贏藍天保衛戰三年行動實施方案（2018~2020年）（修訂版）》的通知。《方案》要求，加快調整能源結構，構建清潔高效能源體系，“干熱巖”“中深層無干擾地熱供暖技術”被明確寫入。

　　西咸新區是*7個新區，位于陜西西安市和咸陽市建成區之間，也是經批準設立的以創新城市發展方式為主題的新區。《方案》在“深入推進散煤治理”部分中提出，整村推進農村居民、農業生產、商業活動燃煤（薪）的清潔能源替代，采取以電代煤、以氣代煤，以及干熱巖、地熱能和太陽能等清潔能源替代。在“大力發展清潔供熱”部分中提出，新區新增供暖全部使用天然氣、電、可再生能源供暖（包括地熱、太陽能、工業余熱等），優先采用中深層無干擾地熱供暖技術。

　　國網陜西省電力公司營銷部巨健告訴記者，“中深層無干擾地熱供暖技術”就是干熱巖供暖的技術名稱，是指通過鉆機向地下2000米至4000米深度高溫巖層鉆孔，通過相關設備將地下深層熱能導出，并通過設備系統向地面供熱的新技術。其優點包括：安全可靠，突破用地制約，無廢氣、廢液、廢渣等污染物排放。

　　早在2014年7月，西安市發展改革委就召開了一次關于干熱巖的專家論證會，與會代表一致認為，西安處于關中豐富的地熱資源區域，干熱巖清潔供熱技術改變了以往地源熱泵抽取地熱水的弊端，解決了地熱水無法回灌和二次污染問題，不僅可緩解采暖季能源供給的緊張局面，而且對治污減霾具有積極意義，值得推廣應用。

　　2015年，同德佳苑新區*成為西咸新區干熱巖清潔供熱實驗區域，并創新實現了全國中深層地熱能無干擾清潔供熱PPP項目，其供熱面積5.6萬平方米。目前，小區已有1040戶居民都享受到了干熱巖所帶來的溫暖。隨著試點成功，干熱巖供暖模式逐漸成為西咸新區破解城市清潔供熱難題、促進大西安綠色發展的切口。

　　按照《方案》，西咸新區2018年推廣中深層無干擾地熱供暖技術項目44個，涉及面積656萬平方米；到2020年，力爭新區中深層無干擾地熱供熱面積累計達到1000萬平方米以上，在西北地區形成一批可復制可推廣的“西咸經驗”。

　　目前西安市加上西咸新區是陜西省主要的干熱巖供暖項目區域。統計數據顯示，西安市和西咸新區已建成干熱巖供暖項目25個，供暖面積約400萬平方米，在西咸新區的大力倡導下，西咸新區項目進展迅速，另有正在建設項目約500萬平方米。

　　清潔便捷易推廣

　　在深達幾千米的地球內部鉆井取熱，項目實施起來是否非常困難呢？記者調查中發現，干熱巖供暖項目建設并沒有想象的困難。

　　在一份《西安地區干熱巖供暖技術》項目名單中，記者看到，已建成投運的干熱巖供暖項目有普通住宅，也有省委大院、灃西新城第1小學這樣的特殊用戶，供暖面積從8000平方米到65萬平方米不等。其中，已建成的項目為紫禁長安項目，早建成的項目是2013年投運的。

　　“一個項目的建設周期通常只有3個月，非常易于推廣。對于只需要解決供暖的用戶，根據項目的大小及負荷，在項目用地紅線內安裝若干地下換熱器和干熱巖換熱機組，通常一個10萬平方米的住宅小區，只需要安裝4~6個直徑200毫米、深2000~3000米的地下換熱器，干熱巖的設備安放的機房約150平方米，即可滿足采暖供熱。”地熱專家告訴記者。

　　在目前已建成的的干熱巖供暖小區——紫禁長安小區，記者向物業管理人員了解到，小區總戶數近2000戶，總供熱面積30.6萬平方米。干熱巖供暖設備2016年11月份建成投入使用，投入費用200元/平方米，使用了兩個供暖期設備整體使用情況挺好，設備用電量330萬千瓦時左右，總體費用190萬元，較市政集中供暖標準5.8元/月·平方米，費用降低了一半。

　　“這個小區規劃之初開發商通過與干熱巖廠家對接，決定采用干熱巖供暖技術，也是西安市早使用此技術的小區，當時周邊其他小區大多采用熱力公司燃煤集中供暖。”專家告訴記者。

　　記者看到，紫禁長安小區分為東區和西區，各有一個機房，面積均在100平方米左右。楊浩介紹說，對于建筑面積1萬至10萬平方米單個干熱巖供暖項目，通常的做法是在項目用地紅線內安裝地下“干熱巖”換熱器，在項目地下室設備間安裝換熱機組，通過“干熱巖”供暖系統的工作將地熱輸送到用戶。而像紫禁長安小區這類建筑面積在10萬至幾十萬平方米、幾百萬平方米的項目，通常按15萬~20萬平方米面積或負荷，分成幾個獨立系統，幾個獨立系統由用戶總的自控中心來控制管理運行。

　　除了機房，紫禁長安小區干熱巖供暖系統還有20多個打入地下2500米的中深換熱孔。“這些換熱孔是用石油鉆機打的，在鉆孔中安裝一種密閉的耐腐蝕、耐高溫、耐高壓金屬換熱器，通過熱泵機組將地下熱能導出。通過機房的設備向地面建筑物供熱。每個換熱孔的直徑只有200毫米，可以打在路邊、綠化帶的任何位置，對建筑地基無任何影響，地下無運動部件。換熱孔地面蓋上井蓋，不占地、不影響美觀。”楊浩說。

　　此外，干熱巖系統不需要龐大的地下集中輸送管網，不用專門建造大的中心熱冷工廠。可根據區域的發展情況、使用需求，就近安裝干熱巖供熱系統，營造健康的生活的環境。“地下2000多米的地方是恒溫區域，許多省份都具有這種資源，所以干熱源供熱技術在其他省區也具有良好的推廣潛力。”巨健說。

　　電力提供能源支撐

　　巨健告訴記者，雖然干熱巖是一種節能的采暖方式，但是電力是其*的能源支撐，所有項目總用電量加起來也相當可觀。據陜西電力統計，已建成的全省已運行的25個項目，每年用電量約達到5700萬千瓦時。按照理論測算，1平方米干熱巖供暖年用電量22.7千瓦時，已建成和在建的合計約900萬平方米項目全部建成后，用電量可達2億千瓦時。

　　因為干熱巖供暖離不開電，陜西電力非常重視這種清潔供暖的電力接入工作，針對該項目用電需求提前開通電能替代項目報裝“綠色通道”，為其配備專職客戶經理，及時解決了該項目的電力供應問題。“我們按照國家電網公司要求的新模式服務客戶，干熱巖供暖項目建機組的時候基建用電報裝接電非常快捷。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

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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；

中深層無干擾地熱供熱技術——地熱能供暖可以這么簡單

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