城市浅层地热能开发地质环境问题研究

本文就浅层地热能开发利用过程中出现的生态环境和地质环境问题从客观因素和人为因素进行了详细的研究,借助土壤温度的测试和地层冷热平衡的监测,分析在地源热泵运行过程中造成的热污染、地下水位下降、地面沉降、地下水质恶化污染等问题。研究认为长期利用地源热泵开发利用系统,如设计不合理或地下水回灌率低,将破坏地层的冷热平衡。北方地区供暖期大于制冷期时,地层温度将逐年下降,N2O和CH4会集中释放,造成生物生长速度缓慢。地下水源热泵运行时,如地下水回灌困难,将导致地下水资源浪费、水位下降等生态环境问题以及路面塌陷、地面沉降等地质环境问题。供暖期、制冷期运行时间差别较大时,将导致地下水温度的变化,直接影响地下水中污染物的降解,间接影响地下水的水质。抽取、回灌地下水的过程会造成空气中的氧气随之溶解于水中,导致地下水质的变化。通过分析浅层地热能开发利用存在的突出问题和影响因素,可为其科学合理开发利用提供科学依据和技术支撑。

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

冀南农村住宅太阳能辅助浅层地热能系统运行特性分析

浅层地热具有分布广泛、储量巨大的特点,但对于北方农村建筑冬季供暖热负荷远大于夏季冷负荷,容易出现土壤的热失衡问题。本文以冀南地区农村住宅为例,设计了一套太阳能辅助浅层地热能系统。与原有浅层地源热泵系统相比,首先分析了目标建筑的室内外温差变化。其次监测土壤温度场和供回水温差的变化。最后对辅助系统的初投资和运行成本进行分析。结果表明:冬季地温场平均温度明显上升,通过太阳能和地源热泵交替运行,减少了从地下提取的热量,缩短了冬季取热量和夏季排热量不平衡周期,缓解了全年土壤冷热负荷不平衡的问题。地埋管进出水温度和换热效率有较大的提高,应用了辅助系统的系统能效比从2020年的3.40提高到了4.17,提高了0.77。太阳能辅助浅层地热能系统最佳配比为12.80m^(2)太阳能集热面积和1个地埋孔。太阳能辅助浅层地热能系统冬季供暖运行成本为18.86元/m^(2)。与单一地源热泵系统相比可节约37%的采暖、制冷及热水全年运行费用,与传统供暖制冷模式相比可以节约40%-45%的全年运行费用。

雄安新区浅层地热能资源潜力及经济环境效益评价

根据雄安新区雄东片区浅层地热能的地温场和热物性等赋存条件,估算了雄东片区浅层地热能静态储量和资源潜力,评价了开发利用的经济环境效益。经计算,雄东片区150 m以浅浅层地热能热容量为4.7×10^(12)kJ/℃,静态储量为23.4×10^(12)kJ,制冷工况下资源潜力为43.3万m^(2)/km^(2),供暖工况下资源潜力为85.9万m^(2)/km^(2)从经济效益角度评价,当浅层地热能开发利用率为25%时,雄东片区全年大约可节约6077吨标准煤,全年大约可节约费用2006万元,可减排二氧化碳14501吨、减排二氧化硫103吨、减排粉尘49吨。

浅层地热能勘查评价——以唐山西郊某场地为例

根据钻探、抽水试验、水样化验、热响应试验和岩土体热物性测试,得到水文地质和热物性参数,采用对比法分析场地为地埋管换热适宜区,估算场地浅层地热能容量和可供换热量、建筑物需求量、经济及环境效益。场地蕴含的浅层地热能资源完全满足建筑物供暖制冷的需求。据估算,每年可节约燃煤100.54 t,可减排污染废气物共243 t,比传统方式每年节费约57%,还可以创造碳指标,节能减排增效显著,为冀东地区浅层地热能开发利用起到指导及示范作用。

基于指标法和层次分析法的浅层地热能资源勘查及评价

以山东省聊城市东昌府区浅层地热能开发利用示范工程为例,系统研究示范工程选址、换热方式选型的思路和工作方法。相关结论不仅为换热孔的设计和施工提供了依据,也为开展浅层地热能开发利用项目提供了参考。

唐山市典型区浅层地热能资源调查评价

地热资源作为非碳基可再生能源,因其绿色低碳、稳定可靠等特点被广泛开发利用,在“双碳”目标指引下,我国正加快勘查开发力度。通过现场热响应试验、采灌试验、热物性统计与分析,获取研究区水文地质及热物性参数,基于层次分析法对唐山市典型区展开浅层地热能适宜性分区评价,估算求得研究区地热能热容量、换热功率、资源潜力及生态环境效益。研究表明,唐山市典型区200 m以浅平均地层温度为14.71~16.09℃,平均导热率为1.56~1.88 W/(m·℃),研究区同时满足地下水及地埋管地源热泵开采方式,地下水地源热泵适宜区、较适宜区、不适宜区占比分别为27.8%、55.7%、16.5%;地埋管地源热泵适宜区、较适宜区、不适宜区占比分别为82.56%、16.13%、1.31%;研究区浅层地热能夏季制冷换热功率为302.48万kW,制冷面积为56.1565×10^(6) m^(2);冬季制热换热功率为123.87万kW,供暖面积为24.774×10^(6) m^(2);据估算,通过地热能开发利用每年可节约煤炭3.4万t,减少废气排放8.2178万t,节约环境治理费用约9057.94万元,生态环境效果显著。

浅层地热能可持续发展问题及对策研究

本文旨在探讨目前浅层地热资源的开发与利用现状,并提出相关问题及解决方案。首先介绍了浅层地热资源的定义和特点,以及其在能源转型中的重要性,随后分析了贵州省浅层地热资源开发的现状和存在的问题,包括资源勘查不足、监管体制不完善、技术水平低下、市场机制缺位等方面。就此提出了加强资源勘查评价、培育专业人才、优化投资环境和加强宣传交流等对策建议,以促进浅层地热资源的可持续开发与利用。

西安某产业基地浅层地热能供暖/制冷优化设计与分析

浅层地热凭借其丰富的资源储量、成熟的地源热泵技术,已在建筑供能方面得到了大量推广应用。该文对西安市某产业基地供暖制冷负荷需求及项目基础条件进行分析研究,提出了经济合理、绿色低碳的浅层地热能供暖/制冷优化设计。结果表明:采用浅层地热能用能,运行费用较其他设计可节省1.13×10^(5)元/a,相比空气源系统、分体式空调系统和燃气锅炉+中央空调系统增量静态投资回收期分别为3.1、2.6、2.4 a,长期经济效益和环保效益显著。研究成果为西安市区域内地热能综合开发利用提供了基础依据。

上海地区浅层地热能建筑应用现状及能效分析

通过对上海地区490个浅层地热能建筑应用项目进行信息统计,分析得出上海地区浅层地热能建筑应用区域分布、应用类型、应用规模及换热方式等特征。同时,通过对42个典型项目的调研、走访及能效测试,总结得出上海地区浅层地热能建筑应用能效等级以2级和3级为主,能效水平较高。截至2023年年底,上海市浅层地热能建筑应用面积约为1852万m^(2),年节能量约为17.29万t标煤,节能率约为35%。

临沂市罗庄区浅层地热能资源研究与评价——以地埋管地源热泵系统为例

本研究旨在评估临沂市罗庄区浅层地热能资源量和开发利用潜力。在分析临沂市罗庄区区域地质、地热地质等基础资料的基础上,结合岩土体样品测试和现场热响应试验,采用指标法和层次分析法对临沂市罗庄区进行地埋管地源热泵系统进行适宜性区划并进行了潜力计算。结果表明:罗庄区内浅层地热能开发利用适宜性中等区面积68.97 km^(2),占97.17%;适宜区内,0~120 m浅层地热能储存量1.882×10^(13)kJ/℃。研究区采取地埋管地源热泵方式开采浅层地热能,冬季可供取暖面积2.56×10^(7)m^(2),夏季供可制冷面积1.56×10^(7)m^(2)。

基于模糊层次分析法-粒子群优化模型的浅层地热能适宜性区划研究

利用基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法(FAHP)建立浅层地热能评价模型,将结果的一致性检验与修正过程整合为非线性规划问题,并通过粒子群算法(PSO)进行优化求解,得到满足一致性要求的权重结果,进而开展敏感度分析,校验指标权重准确性,提高地源热泵适宜性区划评价精度.通过构建4个层次、9个指标的评价体系,根据获得的权重值开展大连地区浅层地热能适宜性分区评价,为浅层地热能资源储量和潜力评价提供基础,也为浅层地热能可持续开发利用提供理论依据.评价结果表明,适宜性区划模型和指标权重值可靠,适宜区分布于研究区东部钻石湾、东港一带,面积32.87 km^(2),占评价总面积的4.45%,较适宜区分布于北部甘井子区,面积247.21 km^(2),占评价总面积的33.47%.

成都市浅层地热能资源调查与评价

在“双碳”目标背景下,浅层地热能作为节能环保能源,其勘探开发及利用力度亟须加强。基于现场热响应测试、抽水及回灌试验以及岩土体热物性测试,获取水文地质和热物性参数,采用层次分析法开展成都市浅层地热能适宜性评价,估算浅层地热能热容量、换热功率、资源潜力及环境效益。实测成都市研究区200 m以浅平均地层温度在18.59~19.76℃,地层平均导热率介于1.89~3.12 W/m·℃。成都市浅层地热能适宜采用地下水和地埋管地源热泵方式开发,地下水地源热泵方式适宜区面积占16.36%,较适宜区面积占19.72%,不适宜面积占63.92%;除原芒硝矿采空区域外,研究区均适宜及较适宜地埋管地源热泵方式开发。浅层地热能夏季制冷换热功率总量为1.19×10^(7)kW,可制冷面积达1.98×10^(8)m^(2);冬季供暖换热功率总量为1.48×10^(7)kW,可供暖面积达1.57×10^(8)m^(2)。据估算,成都市开发浅层地热能每年可节省标准煤169万吨,减排各类废气污染约425万吨,节能减排效果显著。

浅层地热能开发利用及影响研究——以马鞍山市博望区浅层地热能资源调查为例

浅层地热能属于可再生清洁能源,在我国各地分布较广泛,目前具有较高的开发利用价值。本文通过分析浅层地热能的开发利用特点,进一步分析开发项目的要点与影响。

安徽省六安市城区浅层地热能开发利用适宜性评价

随着我国城市化进程的推进,城市建设对能源的需求与日俱增,发展城市地区浅层地热能,减少化石能源的使用,拓宽城市地区浅层地热能市场已是大势所趋。以六安市城区为例,结合区内地质/水文地质条件、地层属性、施工条件及热物性,采用层次分析的方法综合确定各评价因子的权重值,采用综合指数法进行量化分析,针对地源型(地埋管)开发利用方式,利用MapGIS软件实现六安市城区浅层地热能适宜性评价的可视化。

河北省浅层咸水开发利用模式研究

浅层地热能是通过地源热泵系统实现建筑物的供暖、制冷,与传统的空调相比,利用浅层地热能的热泵机组具有较高的能效比, 节能效果明显。根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统,其中地下水地源热泵系统主要通过对流吸(散)热, 热交换效率高于地埋管地源热泵系统。河北省大部分地区位于地下水超采区,不适宜地热水地源热泵系统的应用,因此,本文在调研河北平原浅层咸水分布区浅层地热能开发利用现状的基础上,进行了地下咸水浅层地热能开发利用适宜性研究,初步提出利用浅层咸水作为介质的浅层地热能开发利用可行性方案。

驻马店市浅层地热清洁能源评价

河南驻马店市中心城区和城乡一体化示范区开发利用浅层地热能资源最早开始于2006年,近几年取得较快发展。本文以驻马店市的浅层地热清洁能源为例,对其进行综合评价,研究表明:驻马店市中心城区和城乡一体化示范区范围内的浅层地热清洁能源资源丰富,以地下水换热方式和地埋管热泵形式可利用的资源量分别为14.62×10^(12) kJ/a和104.39×10^(12) kJ/a,两种换热系统的运行对地层温度的影响非常小。本研究成果可为驻马店市科学合理开发利用地热清洁能源提供依据,建议下一步建议开展驻马店市地热资源潜力调查和评价,提高利用效率。

浅层地热能+太阳能联合系统在冀南地区新农居中的应用

以河北省冀南地区某新农村住宅为研究对象,分析太阳能资源和浅层地热能资源的分布规律和特征,提出2种运行模式,进行了全年运行数据监测,从技术性和经济性等角度对联合系统和单一系统的运行效果进行综合对比分析。结果表明:联合系统的综合性能优于单一地源热泵系统,在冀南地区采用联合系统更高效节能。

浅层地热能取暖应用前景分析——以郑州市为例

浅层地热能作为重要的绿色能源,能够有效降低建筑能耗,是我国亟待开发的新能源之一,但是郑州市及我国其他地区地热能利用率仍然较低。以郑州市为例,梳理了地热能利用的资源环境及政策环境,阐述了国内浅层地热能供暖使用的地下水源换热技术、地源热泵技术和高效换热井技术,并结合三个案例项目重点分析了浅层地热能的利用效益。研究发现地热能取暖具有良好的环境、社会和经济效益,进而提出快速推广利用浅层地热能取暖的有效措施。

贵州省安顺地区浅层地热能开发利用现状及发展模式探究

为使安顺地区能源供给紧张得到缓解、浅层地热能开发利用稳步推进、市民获得更多实惠,促进社会经济可持续发展。本文通过分析安顺市浅层地热能开发利用实施滞后的原因,提出推进安顺市浅层地热能开发利用的建议或对策。