油田礦區(qū)住宅利用淺層地?zé)崮芄┡尚行蕴接?/h1>
2015-08-15 00:50:21劉贊
江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào) 2015年3期
劉 贊
（中國石化股份公司江漢油田分公司總調(diào)度室，湖北 潛江433124）
淺層地?zé)崮埽ㄓ置麥\層地溫能）是指地表以下一定深度范圍內(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)值的地球內(nèi)部的熱能資源。它不是傳統(tǒng)概念的深層地?zé)崮埽囟瓤蛇_(dá)100℃以上），其能量主要來源于太陽輻射和地球梯度增溫。與深層地?zé)嵯啾?，淺層地?zé)崮芊植紡V泛、儲量巨大、再生迅速、采集方便、開發(fā)利用價(jià)值更大。采用熱泵技術(shù)進(jìn)行采集利用后，既可供暖，又能制冷，而且環(huán)境效益良好。因此，近年來得到了世界各國的高度重視，其開發(fā)利用增長迅速，已成為節(jié)能減排大軍中一股不可忽視的力量。
1 國內(nèi)淺層地?zé)崮芾冒l(fā)展概況
20世紀(jì)90年代我國才引入地源熱泵技術(shù)。清華大學(xué)徐秉業(yè)教授把這項(xiàng)技術(shù)引入中國，從此開啟了地源熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展潮流。我國利用地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地?zé)崮芘c國外相比，雖然起步晚，但發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前在全國范圍內(nèi)，除港澳臺地區(qū)外，31個省、市、直轄市、自治區(qū)均有開發(fā)淺層地?zé)崮艿牡卦礋岜孟到y(tǒng)工程。
近幾年，湖北省加快推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?，一批示范?xiàng)目正大量涌現(xiàn)。以潛江市為例，潛江市中心醫(yī)院4萬平方米、世博會湖北館復(fù)建工程2 500m2兩個地?zé)崂庙?xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行，中潤金橋廣場3.8萬平方米、曹禺大劇院2.5萬平方米等3個地?zé)崂庙?xiàng)目正在建設(shè)中。
2 油田礦區(qū)住宅利用淺層地?zé)崮芄┡目尚行苑治?/h2>2.1 應(yīng)用條件分析
2.1.1 資源條件
油田地處江漢平原，地質(zhì)構(gòu)造上屬沉積盆地，平均海拔30m左右，地表200m以下有著豐富的含水層，且地下水有流動和漲跌之特點(diǎn)，水溫常年保持在17℃～21℃，淺層地?zé)崮芫哂锌稍偕看?、冬夏均衡好等特點(diǎn)。
2.1.2 氣候條件
油田地理上屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)、冬季寒冷潮濕、夏季悶熱難擋，每年冬季室內(nèi)氣溫低于12℃ 的時間有3個月左右，夏季室內(nèi)氣溫高于29℃ 的時間有4個月左右。充分利用開發(fā)淺層地?zé)豳Y源，從油田所處夏季悶熱、冬天濕冷的氣候角度來說，無疑給社區(qū)居民提供了更舒適、方便的選擇。
2.1.3 市場條件
江漢油田現(xiàn)有供暖鍋爐53臺，其中鏈條鍋爐46臺，流化床鍋爐7臺，總噸位542蒸噸／小時。2014年底，油田供暖面積519萬平方米，年消耗原煤11.4萬噸。2015年，油田在建住宅面積約34萬平方米，“十三五”期間，油田年新增住宅面積12萬平方米左右，淺層地?zé)崮軕?yīng)用市場較為廣闊。
2.2 必要性分析
2.2.1 開發(fā)利用淺層地?zé)崮苁菄夷茉凑吖膭詈统珜?dǎo)的方向
國家重視和鼓勵淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用工作。2013年1月10日，國家能源局、財(cái)政部等4部委下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》。《意見》中明確規(guī)定“積極推廣淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用。積極發(fā)展土壤源、地表水源（含江、河、湖泊等）熱泵。鼓勵具備應(yīng)用條件的城鎮(zhèn)新建建筑或既有建筑節(jié)能改中，同步推廣應(yīng)用熱泵系統(tǒng)，鼓勵政府投資的公益性建筑及大型公共建筑優(yōu)先采用熱泵系統(tǒng)，鼓勵既有燃煤、燃油鍋爐供熱制冷等傳統(tǒng)能源系統(tǒng)，改用熱泵系統(tǒng)或與熱泵系統(tǒng)復(fù)合用”。
2.2.2 開發(fā)利用淺層地?zé)崮芙鉀Q油田礦區(qū)住宅供暖燃料替代
江漢油田居民及辦公供暖主要依托社區(qū)鍋爐，鍋爐燃燒介質(zhì)為原煤。隨著小區(qū)供暖面積的逐年增加，供暖能力不足、原煤燃燒污染嚴(yán)重、地方政策限制等問題日益突出?！逗笔?014－2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展實(shí)施方案》中明確規(guī)定對8蒸噸／小時，運(yùn)行7年以上的中小燃煤限期進(jìn)行淘汰。由于中深層地?zé)崮芾妹媾R出水量、水溫等核心參數(shù)不明確、抽取的地下熱水回灌難度大等問題，采用天然氣作為燃燒介質(zhì)，運(yùn)行成本較高等方面因素，利用淺層地?zé)崮艹蔀楣┡到y(tǒng)燃料替代的一種較為有效的選擇。
2.3 技術(shù)條件分析
2.3.1 地源熱泵系統(tǒng)工作原理
地源熱泵技術(shù)是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)系統(tǒng)，主要包含地源熱泵主機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管和地下埋管。
在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)，再由裝在室內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)驅(qū)動的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。在夏季，此運(yùn)行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內(nèi)抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。地源熱泵系統(tǒng)可同時提供中央空調(diào)、地暖和生活熱水。
2.3.2 地源熱泵技術(shù)優(yōu)勢
與傳統(tǒng)燃煤供熱、空氣源熱泵等相比，地源熱泵技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）節(jié)能高效。鍋爐供熱可將70%～90% 的燃料轉(zhuǎn)化為熱量供給用戶，地源熱泵比燃料鍋爐節(jié)省1／2以上的能量；由于地源熱泵的制冷、制熱系數(shù)可達(dá)4.5～5，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40% 左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%～60%。
2）清潔環(huán)保。地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時，由于水是在密閉系統(tǒng)中循環(huán)，不與外界水體接觸，不存在地?zé)崴毓囡L(fēng)險(xiǎn)；且可以大幅減少二氧化碳和污染物、粉塵排放，環(huán)保效益顯著。
3）安全靈活。真正做到“一機(jī)三用”，即實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、生活熱水“三聯(lián)供”；機(jī)組可靈活地安置在任何地方，節(jié)約空間，系統(tǒng)末端亦可作多種選擇；無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。
3 結(jié)論及建議
1）利用淺層地?zé)崮芴娲汗┡⑦M(jìn)一步利用地?zé)嶂评?，將在極大程度上減少二氧化碳和其他污染物排放，減少供暖費(fèi)用支出，為打造美麗幸福油田、樹立企業(yè)良好形象做出積極貢獻(xiàn)。
2）鑒于淺層地?zé)崮芾迷谑┕て陂g需要有一定面積的空地用于鉆孔放置換熱器（施工后地面將得到平整和恢復(fù)），結(jié)合油田實(shí)際，建議從新建小區(qū)中選擇1～2處住宅小區(qū)進(jìn)行工程示范，待取得成功經(jīng)驗(yàn)后，再帶動新舊住宅的供暖熱源改造。
3）由于淺層地?zé)崮芾贸跗诮ㄔO(shè)投資較大，可考慮采取合同能源管理模式與具有實(shí)力的公司合作，以降低技術(shù)、財(cái)務(wù)和運(yùn)行方面的風(fēng)險(xiǎn)。
［1］劉時彬，李寶山，鄭克棪.全國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集［C］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
［2］姚金，李靜榮，凌造.粵北地?zé)豳Y源遙感調(diào)查探測模式與應(yīng)用［J］.地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，13（01）：144－150.
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1 國內(nèi)淺層地?zé)崮芾冒l(fā)展概況
20世紀(jì)90年代我國才引入地源熱泵技術(shù)。清華大學(xué)徐秉業(yè)教授把這項(xiàng)技術(shù)引入中國，從此開啟了地源熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展潮流。我國利用地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地?zé)崮芘c國外相比，雖然起步晚，但發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前在全國范圍內(nèi)，除港澳臺地區(qū)外，31個省、市、直轄市、自治區(qū)均有開發(fā)淺層地?zé)崮艿牡卦礋岜孟到y(tǒng)工程。
近幾年，湖北省加快推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?，一批示范?xiàng)目正大量涌現(xiàn)。以潛江市為例，潛江市中心醫(yī)院4萬平方米、世博會湖北館復(fù)建工程2 500m2兩個地?zé)崂庙?xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行，中潤金橋廣場3.8萬平方米、曹禺大劇院2.5萬平方米等3個地?zé)崂庙?xiàng)目正在建設(shè)中。
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2.1.1 資源條件
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2.1.2 氣候條件
油田地理上屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)、冬季寒冷潮濕、夏季悶熱難擋，每年冬季室內(nèi)氣溫低于12℃ 的時間有3個月左右，夏季室內(nèi)氣溫高于29℃ 的時間有4個月左右。充分利用開發(fā)淺層地?zé)豳Y源，從油田所處夏季悶熱、冬天濕冷的氣候角度來說，無疑給社區(qū)居民提供了更舒適、方便的選擇。
2.1.3 市場條件
江漢油田現(xiàn)有供暖鍋爐53臺，其中鏈條鍋爐46臺，流化床鍋爐7臺，總噸位542蒸噸／小時。2014年底，油田供暖面積519萬平方米，年消耗原煤11.4萬噸。2015年，油田在建住宅面積約34萬平方米，“十三五”期間，油田年新增住宅面積12萬平方米左右，淺層地?zé)崮軕?yīng)用市場較為廣闊。
2.2 必要性分析
2.2.1 開發(fā)利用淺層地?zé)崮苁菄夷茉凑吖膭詈统珜?dǎo)的方向
國家重視和鼓勵淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用工作。2013年1月10日，國家能源局、財(cái)政部等4部委下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》。《意見》中明確規(guī)定“積極推廣淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用。積極發(fā)展土壤源、地表水源（含江、河、湖泊等）熱泵。鼓勵具備應(yīng)用條件的城鎮(zhèn)新建建筑或既有建筑節(jié)能改中，同步推廣應(yīng)用熱泵系統(tǒng)，鼓勵政府投資的公益性建筑及大型公共建筑優(yōu)先采用熱泵系統(tǒng)，鼓勵既有燃煤、燃油鍋爐供熱制冷等傳統(tǒng)能源系統(tǒng)，改用熱泵系統(tǒng)或與熱泵系統(tǒng)復(fù)合用”。
2.2.2 開發(fā)利用淺層地?zé)崮芙鉀Q油田礦區(qū)住宅供暖燃料替代
江漢油田居民及辦公供暖主要依托社區(qū)鍋爐，鍋爐燃燒介質(zhì)為原煤。隨著小區(qū)供暖面積的逐年增加，供暖能力不足、原煤燃燒污染嚴(yán)重、地方政策限制等問題日益突出?！逗笔?014－2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展實(shí)施方案》中明確規(guī)定對8蒸噸／小時，運(yùn)行7年以上的中小燃煤限期進(jìn)行淘汰。由于中深層地?zé)崮芾妹媾R出水量、水溫等核心參數(shù)不明確、抽取的地下熱水回灌難度大等問題，采用天然氣作為燃燒介質(zhì)，運(yùn)行成本較高等方面因素，利用淺層地?zé)崮艹蔀楣┡到y(tǒng)燃料替代的一種較為有效的選擇。
2.3 技術(shù)條件分析
2.3.1 地源熱泵系統(tǒng)工作原理
地源熱泵技術(shù)是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)系統(tǒng)，主要包含地源熱泵主機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管和地下埋管。
在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)，再由裝在室內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)驅(qū)動的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。在夏季，此運(yùn)行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內(nèi)抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。地源熱泵系統(tǒng)可同時提供中央空調(diào)、地暖和生活熱水。
2.3.2 地源熱泵技術(shù)優(yōu)勢
與傳統(tǒng)燃煤供熱、空氣源熱泵等相比，地源熱泵技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）節(jié)能高效。鍋爐供熱可將70%～90% 的燃料轉(zhuǎn)化為熱量供給用戶，地源熱泵比燃料鍋爐節(jié)省1／2以上的能量；由于地源熱泵的制冷、制熱系數(shù)可達(dá)4.5～5，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40% 左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%～60%。
2）清潔環(huán)保。地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時，由于水是在密閉系統(tǒng)中循環(huán)，不與外界水體接觸，不存在地?zé)崴毓囡L(fēng)險(xiǎn)；且可以大幅減少二氧化碳和污染物、粉塵排放，環(huán)保效益顯著。
3）安全靈活。真正做到“一機(jī)三用”，即實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、生活熱水“三聯(lián)供”；機(jī)組可靈活地安置在任何地方，節(jié)約空間，系統(tǒng)末端亦可作多種選擇；無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。
3 結(jié)論及建議
1）利用淺層地?zé)崮芴娲汗┡⑦M(jìn)一步利用地?zé)嶂评?，將在極大程度上減少二氧化碳和其他污染物排放，減少供暖費(fèi)用支出，為打造美麗幸福油田、樹立企業(yè)良好形象做出積極貢獻(xiàn)。
2）鑒于淺層地?zé)崮芾迷谑┕て陂g需要有一定面積的空地用于鉆孔放置換熱器（施工后地面將得到平整和恢復(fù)），結(jié)合油田實(shí)際，建議從新建小區(qū)中選擇1～2處住宅小區(qū)進(jìn)行工程示范，待取得成功經(jīng)驗(yàn)后，再帶動新舊住宅的供暖熱源改造。
3）由于淺層地?zé)崮芾贸跗诮ㄔO(shè)投資較大，可考慮采取合同能源管理模式與具有實(shí)力的公司合作，以降低技術(shù)、財(cái)務(wù)和運(yùn)行方面的風(fēng)險(xiǎn)。
［1］劉時彬，李寶山，鄭克棪.全國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集［C］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
［2］姚金，李靜榮，凌造.粵北地?zé)豳Y源遙感調(diào)查探測模式與應(yīng)用［J］.地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，13（01）：144－150.
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