北京 | 北苑家园地热供暖项目

来源:国家能源局 作者:全国可再生能源供暖典型案例汇编 标签: 地热供暖 能源局征集案例        收藏 0   

2022
10/30
23:53
国家能源局
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导读

一、项目基本情况 该项目是北京市最大的地源热泵区域集中供暖项目,实现地热供暖面积 40 万平方米,供生活热水面积为 50 万平方米。实现了地热水的梯级利用,结合水源热泵系统, 满足了小区内的冬季供暖、夏季制冷负荷,同时提供温泉洗浴热水。作为该地区最大的地热热泵项目,不仅有力地证明了此系统的可行性,还为奥运公园

一、项目基本情况
      该项目是北京市最大的地源热泵区域集中供暖项目,实现地热供暖面积 40 万平方米,供生活热水面积为 50 万平方米。实现了地热水的梯级利用,结合水源热泵系统, 满足了小区内的冬季供暖、夏季制冷负荷,同时提供温泉洗浴热水。作为该地区最大的地热—热泵项目,不仅有力地证明了此系统的可行性,还为奥运公园开发利用地热资源提供了很好的依据。 
      北苑家园深层地热井供暖供生活热水项目,在北苑家园钻凿 3 眼地热井,1 抽 1 灌 1 备,单井深 3400m,单井出水量约 150m3/h,出水温度 68℃左右,设计回灌温度 18℃。小区采暖系统根据系统压力和形式分为三个系统,即住宅高环、住宅低环及配套用房的散热器采暖系统。小区采暖总负荷 23464kW,其中住宅高环系统 8000kW 、低环系统 14000kW ,散热器系统 3000kW。住宅地板采暖供回水温度 50/40℃,散热器采暖系统供回水温度 60/40℃。由于现有地热水供热量有限,不足部分由北苑小区集中燃气锅炉房供热系统补充加热,即调峰。各热源分配比例见表 3-1。热源系统见图 3-1。 
表 3-1 各热源分配比例表 
 
图 3-1  系统设计简图 
 
二、典型经验和做法
(一)地下水(或土壤)源地源热泵系统 
      该项目实现了地热水的梯级利用,结合水源热泵系统,满足了小区内的冬季供暖、夏季制冷负荷,同时提供温泉洗浴热水。  
(二)地源热泵运行稳定性 
      深层水源热泵系统充分利用了深层水资源蕴含的能量,首先通过板式换热器对高温水资源的温度进行梯级利用,水温降低后用电能控制换热系统, 从水温中提取能量,其电能只是控制驱动能,而不是主要来源能,因此节能了电能。通常水源热泵消耗 1kW 的能量,用户可以得到 4kW 以上的热能或冷量。另外,水温度较恒定的特性,使得热能机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。 
(三)开发利用的社会、经济、环境效益分析 
      众所周知,能源问题逐渐成为限制一个国家发展的重要因素,因此合理利用能源、节约能源显得尤为重要。城市作为一个经济文化交流的中心,人口密集、工业集中、能源需求量大,城市勿扰越来越严重。为保护城市环境,必须提出使用清洁能源,限制使用高硫煤等污染型能源。地热作为一只清洁能源,不仅无污染,热水中还含有多种对人体有益的矿物元素,普遍受到人们的欢迎。北苑家园地热项目的实施,其意义重大。 
(四)地质环境保护的主要措施及其有效性 
      北苑家园地热供暖项目的实施在供暖技术上是一种创新。北苑家园地热供暖采用热泵技术,提高地热能的利用率,增大供暖面积,同时采用回灌技术,对地热资源起到了积极的保护作用。 
(五)动态监测网建设及监测工作 
      2007 年,北京市地质勘察技术院承担了北京平原区监测站网建设及环境影响评估项目,完成了“2 站+20 个点”的浅层地温能资源开发利用监测网络建设, 首次采用 GPRS 无线远程传输系统和网络化管理的方法,建立了地下水地源热泵系统监测站 1 处、地埋管地源热泵系统监测站 1 处以及 20 个地源热泵系统监测点,实现了现场数据的远程传输,系统运行各项数据的实时监控,并取得了部分监测数据。2010 年,依托北京市浅层地温能调查评价政府采购项目,在原有监测站点的基础上又增加了 20 个监测点,初步建成了“2 站+40 个点”的北京市平原区浅层地温能资源开发利用监测网。安装了温度传感器、数据采集仪及 GPRS 远程数据传输系统,建立了地温场监测及采集系统,不仅对 140m 深度范围内的地层温度进行监测,而且对浅部(0~30m)的地层温度同时进行监测,为研究浅表层地温的分布范围提供实测数据。同时,通过中心站监测系统基本的运行状态,随着各个系统的运行,开展热泵系统运转的能效、水位、水质等监测, 评估浅层地温能资源的开发利用对地质环境的影响,积累了大量工作经验, 也为浅层地温能资源的进一步开发利用提供可靠的实验依据。监测工作具体实施分为:信息及技术调研→数据中心维护→监测点维护→网络维护几部分, 保证监测系统良好运行。 
(六)数据中心维护 
      硬件维护:对数据中心服务器、VPN 服务器、数据接收模块等进行定期除尘、除潮,检查服务器指示灯、风扇、显示器等运转情况,检查线路连接情况,对出现松动的接口进行紧固连接。 
      软件维护:软件维护主要是定期检查监控程序软件运行情况,确保没有受到病毒、人为误操作等的影响而出现运行异常。 
      数据维护:技术人员按周对数据中心监测数据上传情况进行检查,对出现异常的站点及时进行故障排查。首先检查网络连接情况,第二检查程序运行情况, 第三检查硬件运转情况,第四进行监测站点现场故障排查。按月将监测数据分阶段下载导出。 
(七)监测点维护 
      巡视检查:年度内对每个监测站点进行巡视检查,主要对监测机柜、巡检仪、工控机、远传设备、传感器、配电状况等进行检查,除尘、除湿,检查线路连接情况,发现存在故障隐患及时维修、更换或调试,以确保监测过程的连续性且收集到的监测数据真实可靠。 
      故障维修:数据中心检查中发现数据传输故障,排除数据中心原因后,则进行现场故障排查维修。首先排查监测系统外供电情况,对外供电中断的站点,与系统使用方沟通,查明供电中断原因,协调解决后重新供电。第二排查电源开关和直流电源等内供电设备及线路连接情况,存在故障及时维修或更换。第三排查巡检仪等数据采集设备以及线路连接情况,如数采设备地址、信号类型、量程设置等,存在故障及时维修或更换。第四则排查触摸屏、工控机等数据存储设备及线路连接情况,存在故障及时维修或更换。第五排查 DTU 等数据发送设备及线路、通讯卡连接情况,如 DTU 设备地址、远程 IP 地址设置等,存在故障及时维修或更换。第六排查通讯信号是否正常,对无信号地带安装无纸记录仪或触摸屏进行现场数据记录。第七排查测量设备是否正常,对于故障设备进行维修或更换。 
三、问题和建议
      2013 年 1 月,国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部就联合发布《关于促进地热能开发利用的指导意见》,明确提出地热能“十二五”发展目标:到 2015 年,全国地热供暖面积达到 5 亿平方米,地热发电装机容量达到 100 兆瓦,地热能年利用量达到 2000 万吨标准煤。到 2020 年,地热能开发利用量达到 5000 万吨标准煤。 
      要实现上述目标,必须要破解地热能发展的瓶颈,地热的开发利用对于技术和装备要求比较高,尤其在地热发电方面更是如此。投资大、周期长、风险高意味着国家必须通过国家规划、技术引进、项目示范、政策优惠等方式推动地热资源的开发利用。国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄在 2014 年 2 月召开的全国地热能开发利用现场会上,强调重点抓好以下几项工作,开展地热能资源勘查与评价,理清地热能资源的地区分布和可开发利用潜力;做好地热能开发利用规划,统筹开展地热能开发利用;积极推广浅层地热能开发利用,鼓励推广利用热泵系统,提高热泵系统在城市供暖和制冷中的普及率;加快推进中深层地热能开发利用;建立健全地热能开发利用产业体系,为地热能开发利用提供强有力的产业支撑等。 
      目前,要实现中国地热资源开发利用规模化、产业化,着力改变企业生产布局、产品结构和利用方式不合理的现状,还要加强国际间技术、资金和资源的交流合作,更好地分享其他国家在地热研究和利用中的技术,吸收其他国家的先进经验,用清洁生产技术的基本形式来实现循环经济的健康发展。 
 
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