北京地区浅层地温能资源评价示范研究
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摘要
本论文依托中国地质调查局下达的“北京浅层地温能资源评价示范”工作项目。项目的总体目标任务是:调查评价北京浅层地温能资源;开展浅层地温能资源量评价示范,为制定《浅层地温能资源调查评价示范》奠定基础。通过示范,为政府推广地源热泵空调系统提供规划依据,促进新能源的利用和发展。本项目工作区范围为北京市平原区,其中以北京市总体规划城区、通州、顺义、亦庄重点发展新城区约1800km2为工作重点区域。其余区域考虑到地域经济不发达,以农田、林业、果园居多,短期内浅层地温能利用情况很少,为非重点工作区域。
     本论文回顾了浅层地温能资源开发利用的国内外发展现状。浅层地温能的开发利用在欧美国家起始于上个世纪七十年代,1973年能源危机的推动,使浅层地温能资源的利用形成了一个高潮。目前,欧洲的地源热泵理论和技术均高度发达,这种“一举两得”并且环保的技术在发达国家业已广泛使用。我国浅层地温能资源开发利用近十余年已开始起步,而且发展势头看好。其中尤以北京、沈阳等城市发展速度较快,工程项目规模也较大。至2006年底,北京已建地源热泵工程项目近500个,服务建筑面积800万m2左右。
     本论文还总结了浅层地温能资源开发利用中存在的问题。浅层地温能开发利用的相关基础研究工作滞后;地源热泵系统施工质量存在问题;对浅层地温能资源开发利用中可能导致的环境影响缺乏研究;相关的政策、法规、规范还不够健全。
     本论文对浅层地温能资源评价方法进行了研究。分定性评价和定量评价。定性评价采取打分的方法,充分考虑到影响浅层地温能资源的诸多因素,分清主次,对浅层地温能资源进行区域划分。定量评价分两种,一是静态储量评价,再一个是可开采量(热承载能力)评价。本文依据现有的水文、物探资料初步对北京平原区重点区域进行了适宜性分区;计算了水源热泵系统适宜区静态储量(每平方公里面积100m深度2.8×10~8kj/h)及可开采量(0.39×10~5kw),计算了地埋管热泵系统适宜区静态储量(2.45-3.58×10~(11)/km2)及可开采量(4.56×10~5kw)。
     本论文主要研究成果及创新点如下:
     通过多学科(地质、水文地质及暖通空调)综合研究课题提出了一套评价浅层地热资源的方法,包括区域性评价方法(为政府规划服务)和具体工程项目评价方法(为设计部门服务);
     首次对北京地区浅层地热能进行初步区划;
     首次对北京市平原区重点区域进行了定性及定量评价;
     首次对实际地埋管热泵系统勘查工作进行了研究;
     此项研究工作在北京乃至全国都属首次,具有一定的开创性、探索性,具有一定的示范性。
The paper relies on the "Beijing shallow geothermal energy resources evaluation and demonstration" project issued by China Geological Survey. The overall objective of the project is: Investigation on the Beijing shallow geothermal energy resources; Conduct the shallow geothermal energy resources evaluation and demonstration in order to settle the foundation of "Beijing shallow geothermal energy resources evaluation and demonstration" project. Through the demonstration, it provides a planning basis for government to promote the ground source heat pump system and boost the utilization and development of new energy. The work area of the project is Beijing plain. Emphasized area includes 1800km2 of overall planning city zone of Beijing and new urban areas of Tongzhou, Shunyi and Yizhuang. Because of poor regional economic development, the non-emphasized work areas include farmland, forestry, orchards that have little utilization of shallow geothermal energy resources in the short term.
     This paper reviews the development and utilization situation of shallow geothermal energy resources at home and abroad. The development and utilization of shallow geothermal energy in the United States began in the last century 1970s. With the push of energy crisis in 1973, the utilization of shallow geothermal energy resources reached a climax. Currently, the theory and technology of ground source heat pump in European are highly developed. This kind of“kills two birds with one stone" and environmentally friendly technology have already been in widespread use in developed countries. The GSHP (ground source heat pump) in China has been developed in the last decade and in good development momentum, it is in faster development especially in Beijing, Shenyang and other cities and the projects are also in larger scale. To the end of 2006, Beijing has built nearly 500 projects of ground source heat pump with service area around eight million square kilometers.
     This paper also summarizes the existing problems in the development and utilization of shallow geothermal energy resources such as the related basic research of shallow geothermal development lags behind; Construction of ground source heat pump system has quality problems; Lack of environmental impact studies on development and utilization of shallow geothermal energy resources; Incomplete of related policies, regulations and norms.
     In this paper, the shallow geothermal energy resources evaluation methods are studied - qualitative and quantitative evaluation. Qualitative evaluation adopts the scoring method, taking fully into account the many impact factors of shallow geothermal energy resources, distinguishes priorities and makes regional partition of shallow geothermal energy resources. Quantitative evaluation has two kinds: the first one is the static reserves evaluation; secondly, the extractable exploitation evaluation (thermal load-bearing capacity evaluation). Based on the existing hydrological and geophysical data, this paper makes appropriate zones in emphasized areas in Beijing plain; It calculates the static reserves of WSHP (water source heat pump) appropriate zones (per square kilometer area of 100m depth is 2.8×108kj/h) and extractable exploitation (0.39×105kw); it also calculates the static reserves of appropriate zones of pipe heat pump system (2.45-3.58×1011/km2) and extractable exploitation (4.56×105kw).
引文
[1] 增民.《细读北京城市总体规划(2004 年-2020 年)》系列专版编后谈.新闻与写作,2005(4)
    [2] 王学德,卢惠华,周作鑫,等.北京志-地质矿产志.北京:北京出版社,2001 年
    [3] 华声辞典.华声网典-海星网络集合,www.voc.com.cn
    [4] 爱游北京网.北京经济建设概况,iyoubeijing.com
    [5] 杨磊.能源外交构筑相互依赖的安全机制.能源与环保信息,2004(26)
    [6] 徐太炎,仝德良,刘波.北京节能,2000(2):2-5
    [7] 何勇.从资源、人口、土地、环境切入的生态规划.北京规划建设,2005(1):48-50
    [8] 余建斌.能源就在脚下 浅层地能建节能环保小区.人民日报,2007,1,4:13
    [9] 姚杨,马最良.浅议“热泵”定义.暖通空调,2002(3):33
    [10] 文力,王丰.地源热泵中央空调应用的探讨.制冷与空调,2002(4):52-56
    [11] 北京市统计局信息咨询中心.北京市地源热泵示范项目节能效果分析[J].太阳能信息,2005:121
    [12] Peter Holihan. Analysis of geothermal heat pump manufacturers survy dada[J].Energy Information Administration/Renewable Energy 1998:Issues and Trends,59—66
    [13] 倪德良.上海住宅建筑节能潜力分析.能源技术(上海),2002(1):15-18
    [14] 陈国义.中国建筑节能标准编制与实施.砖瓦,2004(11):5-9
    [15] PJ Lienall,TL Boyd,RL Rogers. Ground-Source Heat Pump System[J].ASHRAE Transactions,1995,101(2):1095-1100
    [16] 陈焕新,杨培志,徐云生.地源热泵在我国应用前景.建筑热能通风空调,2002(4):10-13
    [17] 郭庆沅.水源热泵及蓄能空调系统. 北京市电力需求侧管理网站,2007 年 4 月
    [18] 杨卫波,董华.土壤源热泵系统国内外研究状况及其发展前景.建筑热能通风空调,2003(3):52-55
    [19] 国内外水源热泵技术发展动态.中国地源热泵网 www.dyrbw.com,2007 年 4 月
    [20] Ladislaus Rybach,Barkhard Sanner. Ground-Source Heat Pump Systems The European Experience.GHC BULLTIN,2000,3:16-26
    [21] 赵乐.绿色的温暖——新型环保供热方式产业化扫描.新经济导刊,2003(6):26-29
    [22] 杨绍胤.水源热泵与节能.上海节能,2004(5):23-26
    [23]J.Lund,B Sanner,L.Rybach,etal.Geothermal(Ground-source)Heat pumps A world Overview.GHC BULLTIN,2004,9
    [24] 旷玉辉,王如竹.太阳能热泵.太阳能,2003(2):20-24
    [25] 杨惠林.采用探针法测定湿土的导热系数-探针法的原理和测定技术.同济大学科技情报站,1985
    [26] J.Lund,B.Sanner,L.Rybach,etal. Geothermal(Ground-source)Heat pumps A world Overview.GHC BULLETIN,2004,9
    [27] 国家技术监督局.GB 14158—93 区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范(比例尺 1:50000).北京:中国标准出版社
    [28] 国家技术监督局.GB 958-89 区域地质图图例.北京:中国标准出版社
    [29] 国家技术监督局.GB/T 14848-93 地下水质量标准.北京:中国标准出版社
    [30] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中华人民共和国建设部.GB 50027-2001. 供水水文地质勘察规范.北京:中国计划出版社
    [31] 施鑫源,阮淼森,王世杰等.供水水文地质手册.北京:地质出版社
    [32] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50021-2001 岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社
    [33] 资源可持续发展热泵应用研究.中国电力规划设计行业网
    [34] 徐伟,等译.地源热泵技术指南.北京:中国建筑工业出版社,2001
    [35] 曲云霞,张林华,崔永章.地源热泵及其应用分析.可再生能源,2002,104(4):7-9
    [36] 李宏武,刘文河.酷暑寒冬总相宜——水源热泵空调技术方兴未艾.石油知识,2002(2):20-21
    [37] 肖峰,杨玉新.地(水)源热泵——新型的暖(冷)空调能源方式.新疆化工,2003(2):6-8
    [38] 高军.地源热泵技术在空调系统中的应用.肉类工业,2004(1):9-12
    [39] 马重芳,吴玉庭.热泵技术自然能源规模利用的有效途径.建设科技,2005(13):40-41
    [40] 李树明.地下热能的合理应用.中国建筑金属结构,2005(4):38-40
    [41] 龚明启,冀兆良.浅议热泵分类.河北能源职业技术学院学报,2005,5(1):60-63
    [42] 吕悦,杨立平,周沫,等.国内地源热泵应用调查报告.工程建设与设计,2005(6):5-10
    [43] R.Gordon Bloomguist , Ph.D.GEOTHERMAL HEAT PUMPS FOUR PLUS DECADES OF EXPERIENCE.GHC BULLTIN,1999,12
    [44] 章俞昌,潘金文.地源热泵的技术特点及其在空调工程中的应用.2003(8):20-22
    [45] 武云甫,田峰,高岩.住宅水源热泵规划设计.中国住宅设施,2004(5)
    [46] 郭志军,王敏.水源热泵空调系统的概论分析.低温与特气,2001,19(5)
    [47] 魏加项,唐志伟,丁万磊,等.地源热泵户式中央空调经济性分析.现代家电,2004(13):27-28
    [48] Ladislaus , Bukhard Sanner.GROUND-SOURCE HEAT PUMP SYSTEMS THE EURPEAN EXPERENCE.GHC BULLTIN,2000,3
    [49] Office of Geothermal Technologies.Enviromental and Energy Benefits of Geothernal Heat Pumps.Produced for the U.S.Department of Energy(DOE)by the National Renewable Energy Laboratory.a DOE national Labortory,DOE/Go-10098-653,1999:1-4
    [50] 王婧,杨毅,陈小琳.地温技术的应用实例.工程建设与设计,2005(3):18-19
    [51] 蒋能照.空调用热泵技术.北京:机械工业出版社,1997
    [52] C D Orio.A new England School&Climate Master Geothermal Heat Pump,Hastings School Westborough MA,Fisst Soccessful 100% Geothermal School in England.1997:1-16
    [53] 孙友宏,胡克,庄迎春,等.岩土钻掘工程应用的又一新领域-地源热泵技术[J].岩土钻掘工程,2002(增刊):7-12
    [54] 张佩芳,袁寿其.地源热泵的特点及其在长江流域应用前景[J]流体机械,2003,31(2):9,50-52
    [55] 高青,于鸣.高效环保效能好的供热制冷装置-地源热泵的开发与利用[J].吉林工业大学自然科学学报,2001,31(2):96-102
    [56] 寿青云,陈汝东.高效节能空调-地源热泵[J].节能,2001(1):41-45
    [57] 刘东生,孙友宏.浅层地能利用新技术-地源热泵技术[J].岩土工程技术,2003(1):57-59
    [58] Walter J.Eugster,Ladislaus Rybach.SUSTAINABLE PRODUCTION FROM BORHONE HEAT EXCHANGER SYSTEMS.Proceeding World Geothermal Congress 2000 Kyushu-Tohoku,Japan,2000,May 28-June 10
    [59] John W.lund.GEOTHERMAL HEAT PUMPS AN OVERVIEW.GBC BULLTIN,2001,5
    [60] 方贵银.蓄能空调技术.北京:机械工业出版社,2006 年
    [61] 汪训昌.结合国情,稳步建设蓄冷空调工程--关于现在我国发展蓄冷空调的几个认识与策略问题的探讨.冷暖空调网 www.rhvacnet.com
    [62] 王建敏,叶衍华,彭国荣.地源热泵的地热能利用方式与工程运用.制冷.2002,21(2):30-32
    [63] 孙纯武,胡彦辉,丁勇,等.地源热泵户型蓄冰中央空调的探讨.重庆大学学报(自然科学版),2002,25(8):125-126
    [64] 叶水泉,方斌东.冰蓄冷空调技术.制冷空调与电力机械,2004,25(1):72
    [65] Burkhard Sanner.SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY.GHC BULLTIN,2001,6:19
    [66] 胡绍龙.刘庄井田地温分布规律及其因素分析.矿山安全与环保,2004,31(5):26-28
    [67] Burkhard Sanner.SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY.GHC BULLTIN,2001,6:19-25
    [68] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 GB 50366-2005.地源热泵系统工程技术规程.北京:中国建筑工业出版社
    [69]周作鑫.北京水文地质工作现状及今后工作方向.中国地质,1997(2):24-25
    [70] 国家技术监督局.GB 11615—89 地热资源地质勘查规范.北京:中国标准出版社
    [71] 赵荣义,范存养,薛殿华,等.空气调节.北京:中国建筑出版社,1994 年
    [72] W.A.Austin.Development of aninsitu system for measuring groundthermal properties[D].Oklahoma State University,1995
    [73] N.K.Jain.Parameter estimation of groundthermal properties[D]. Oklahoma State University,1997
    [74] 于明志,方肇洪.现场测量深层岩土热物性方法[J].工程热物理学报,2002,23(3):354-356
    [75] 于明志,彭小峰,方肇洪.用于现场测量深层岩土导热系数的简化方法[J].热能动力工程,2003,18(5)
    [76] 李小东,李雨桐,于明志.基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪的研究与应用[J].自动化仪器与仪表,2004(5)
    [77] Marita L Allan.Materials characterization of super plasticized cement-sand grout[J].Cement and Concrete Research,2000(30):937-942
    [78] 陈卫翠,刘巧铃,方肇洪,等.高性能地埋管换热器钻孔回填材料的实验研究.暖通空调,2006(5)
    [79] 章熙民,任泽霈,梅飞鸣,等.传热学.北京:中国建筑出版社,1985 年
    [80] Carslaw, H. S., and J. C. Jaeger. 1947. Conduction of Heat in Solids. Oxford, U.K.: Claremore Press.
    [81] Ingersoll L R,Zobel O J,Ingersill A C.Heat Conduction withEngineering,Geological and Other Applications[M].New York:McGraw-Hill Co,1954
    [82] 肖益民等.地源热泵空调系统的设计施工方法及应用实例.现代空调,2001.3:88~100
    [83] 陶庆法,胡杰.浅层地热能开发利用现状、发展趋势与对策.见:陶庆法,李燕飞,魏连伟,等编.浅层地热能.北京:地质出版社,2007.8