干熱巖供熱技術(shù)的探討

于群

（陜西四季春清潔熱源股份有限公司 西安 710061）

【摘要】干熱巖作為一種可再生的新型能源，具有熱能大、分布廣、開發(fā)利用對環(huán)境影響小，不受季節(jié)等自然條件的影響等優(yōu)勢。而干熱巖用于供熱在我國還基本屬于空白。因此對干熱巖供熱技術(shù)開展研究有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。在簡述干熱巖供熱技術(shù)原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上分析了干熱巖供熱技術(shù)開發(fā)利用的社會效益。

【關(guān)鍵詞】干熱巖供熱；節(jié)能環(huán)保；社會效益

The discussion of hot dry rock heating technology

YU Qun

（Shaan xi Sijichun Clean Enerhy Co.，Ltd.）

Abstract： Hot dry rock as a new type of renewable energy， has the high heat， wide distribution， development and utilization of the environmental impact is small， the season and is not affected by the influence of natural conditions such as advantage. And hot dry rock used for heating also is basically blank in our country. So for hot dry rock heating technology research has very realistic significance. In the hot dry rock heating technology were briefly discussed on the basis of the principle and characteristics of the hot dry rock is analyzed and the key technologies of the development and utilization of heating technology.

Key words： Hot dry rock heating； Energy conservation and environmental protection； Social benefits

0引言

干熱巖（HDR），也稱增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS），埋深數(shù)千米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量流體的地下高溫巖體。干熱巖的溫度一般在70度到200度之間，干熱巖中的溫度一般以水為媒介將干熱巖中的高溫提取上來，用于采暖供熱。

目前，由于打井抽取熱水、燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t等傳統(tǒng)供暖方式存在污染環(huán)境、浪費(fèi)資源等弊端。2013年1月，國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部就聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》明確提出地?zé)崮堋笆濉卑l(fā)展目標(biāo)：到2015年，全國地?zé)峁┡娣e達(dá)到5億平方米，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到100兆瓦，地?zé)崮苣昀昧窟_(dá)到2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。到2020年，地?zé)崮荛_發(fā)利用量達(dá)到5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。國家發(fā)展改革委副主任、國家能源局局長吳新雄在2014年2月召開的全國地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)場會上，強(qiáng)調(diào)積極推廣地?zé)崮荛_發(fā)利用，鼓勵推廣利用熱泵系統(tǒng)，提高熱泵系統(tǒng)在城市供暖和制冷中的普及率，加快推進(jìn)深層地?zé)崮荛_發(fā)利用，建立健全地?zé)崮荛_發(fā)利用產(chǎn)業(yè)體系，為地?zé)崮荛_發(fā)利用提供強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)支撐。從而用清潔生產(chǎn)技術(shù)的基本形式來實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

1 干熱巖供熱技術(shù)的原理

干熱巖供熱技術(shù)是指通過鉆機(jī)向地下一定深度干熱巖層鉆孔，在鉆孔中安裝一種密閉的金屬換熱器，在內(nèi)充滿換熱介質(zhì)，通過換熱器傳導(dǎo)將地下深度的熱能導(dǎo)出，并通過專用設(shè)備系統(tǒng)向地面建筑物供熱的技術(shù)。 如圖1.

2 干熱巖供熱性能分析

某項(xiàng)目為一住宅樓，建筑面積25000m2，運(yùn)行一個(gè)采暖季。

3 干熱巖供熱經(jīng)濟(jì)效益

（1）計(jì)算條件：

1） 運(yùn)行天數(shù)：冬天120天。

2） 供暖時(shí)間為24小時(shí)。

3） 白天和夜晚的平均電價(jià)為0.52元/kw.h（陜西居民用電）。

4） 系統(tǒng)運(yùn)行耗電量：冬季，1142KW。

5） 負(fù)荷運(yùn)行天數(shù)根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005計(jì)算。

負(fù)荷100%：運(yùn)行天數(shù)×2.3% 負(fù)荷50%：運(yùn)行天數(shù)×46.1%

負(fù)荷75%：運(yùn)行天數(shù)×41.5% 負(fù)荷25%：運(yùn)行天數(shù)×10.1%

由此表可知： 一個(gè)采暖季節(jié)里總運(yùn)行費(fèi)用為約101萬元，每平米費(fèi)用為7.8元，每月每平米費(fèi)用為1.96元。

目前西安市住宅小區(qū)集中供暖收費(fèi)為每月每平米5.8元。

4干熱巖供熱環(huán)境效益

如果進(jìn)行規(guī)模化推廣，在一個(gè)采暖季（4個(gè)月），以100萬平方米建筑為例，與燃煤鍋爐相比，采用干熱巖供熱技術(shù)可替代燃煤1.6萬噸，減少CO2排放量約4.3萬噸，減少SO2排放量約136噸。

5干熱巖供熱技術(shù)優(yōu)勢

干熱巖的熱能賦存于各種變質(zhì)巖、花崗巖、花崗閃長巖等，干熱巖上一般覆蓋有沉積巖或土等隔熱層，干熱巖主要被用來提取內(nèi)部的熱量。

干熱巖存在于地殼淺層的某些構(gòu)造區(qū)，是一種清潔的新能源。全球干熱巖蘊(yùn)藏的熱能十分豐富，比蒸汽型、熱水型和地壓型地?zé)豳Y源大得多，比煤炭、石油、天然氣的熱能總和還要大。因此，干熱巖用于供熱技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)勢。

（1）能源效率高

干熱巖供熱是利用地下2000米到3000米的巖石的熱量，故不同于傳統(tǒng)的煤炭及天然氣采暖而需通過二次換熱，轉(zhuǎn)化為熱能量，也不同于土壤源熱泵淺層取熱，系統(tǒng)能源效率提高15%以上，大幅度降低了煤炭、天然氣及電能消耗量。

（2）環(huán)境保護(hù)

如今，一到冬季采暖季，霧霾已然成為同晴天、雨雪等的常態(tài)天氣，不僅影響交通安全更嚴(yán)重威脅到人們的身體健康。而干熱巖供熱技術(shù)采暖，沒有廢氣（CO2、SOx、NOx等）排放，也沒有其它流體或固體廢棄物。干熱巖供熱技術(shù)可以維持對環(huán)境最低水平的影響。由于使用干熱巖供熱技術(shù)而摒棄了傳統(tǒng)燃煤及燃?xì)獾墓┡绞?，故有效促進(jìn)環(huán)境改善，從源頭上解決了霧霾成因之一的粉塵污染，具有極大的社會環(huán)境效益。

（3）安全

干熱巖供熱技術(shù)的開發(fā)是安全的，沒有爆炸危險(xiǎn)，更不會引起災(zāi)難性事故或傷害性污染。干熱巖供熱技術(shù)室外干熱巖換熱井通常在項(xiàng)目用地紅線內(nèi)安裝若干地下?lián)Q熱器和干熱巖機(jī)組，不會對建筑本身及地基造成任何影響。

（4）良好的經(jīng)濟(jì)性

向地下中、深層取熱，增加單孔取熱量，擴(kuò)大供熱面積，可減少鉆井?dāng)?shù)，降低開發(fā)成本。目前按照一個(gè)取熱2000米深井可解決1—1.3萬平方米建筑的供熱計(jì)算，其運(yùn)行成本低于燃煤集中供熱的50%，同時(shí)地面供暖設(shè)備占用空間小，運(yùn)行靈活，控制簡單，維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長。使用干熱巖技術(shù)供熱使整個(gè)系統(tǒng)能源效率提高，能源供應(yīng)成本下降，在不斷增長的能源價(jià)格體系下更具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

6結(jié)語

目前，我國正處于高速發(fā)展的時(shí)期，工業(yè)科技的崛起勢必導(dǎo)致能源危機(jī)和環(huán)境污染，鑒于此我國政府在改善能源結(jié)構(gòu)，提高環(huán)境質(zhì)量方面給予高度重視，而干熱巖這種清潔無害的新型供熱技術(shù)無疑是新能源領(lǐng)域的一面綠色旗幟。未來，在政府的極力推廣下，我國北方地區(qū)的霧霾天氣將得到更大、更快得改善。

參考文獻(xiàn)

【1】《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》第二版

【2】《通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50243-2002

【3】《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005

【4】《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003

【5】《全國民用建筑工程技術(shù)措施/暖通，動力》2009版