对天津市小城镇建设项目中的供冷\供热方式的几点解决办法

摘要：结合浅层地热能、太阳能、深层地热能等几种新能源形式，提出几种解决小城镇建设项目项目中的供冷、供热能源的方式。

关键词：地热井、地源热泵、太阳能

中图分类号：TU832 1 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2011)03(b)-0000-00

1 引言

推进小城镇建设是党中央关于全面建设小康社会的重大战略部署，是搞好新农村建设，实现农业现代化、农村城镇化的重要途径。近年来，天津小城镇规划建设取得的成果和经验表明，以示范小城镇建设为龙头，推动农民居住社区、示范工业园区、农业产业园区的“三区”协调联动发展模式，是符合自身特点具有地域特色的农村城镇化发展新路，意义重大而深远，也为其他地区的规划建设提供了有益借鉴。本文针对天津市正在大力开展的小城镇建设项目，结合浅层地热能、太阳能、深层地热能等几种新能源形式，提出几种解决小城镇建设项目项目中的供冷、供热能源的方式。

2 方式一：深层地热井 + 热泵温度提升供暖，局部建筑地源热泵提供夏季制冷和冬季供暖。

天津市深层地热能蕴藏丰富，在适宜地区可以开采深层地热井水作为冬季供暖热源，其中水温在40℃以上时可以直接利用，10--40℃的地热井水可以采用热泵进行温度提升至40℃以上再次利用。一般一对地热井可以满足10万平方米以上的住宅供暖，水温、水量较高地区最多可以满足约20万平方米的住宅供暖。对于那些有夏季供冷需求的建筑物，可以采用地源热泵的方式提供夏季制冷和冬季供暖。生活用水由太阳能提供，有条件的区域也可以采用地源热泵机组提供。

我们跟踪的某个项目位于天津市河西区，总建筑面积33.56万平方米，其中，公建6.66万平方米，住宅19.91万平方米，预留7万平方米。选择方案采用地源热泵空调系统为办公楼提供冬季采暖和夏季制冷，采用地热深井为其余建筑物提供冬季供暖热源。 其中，办公楼需要布置土壤换热器的数量为336个，孔深选用150m，整个地源热泵空调系统的初投资估算为996.4万元；其他区采用“地热水+热泵”的方式，对地热水进行梯级利用，设计钻凿地热抽水井2对（奥陶系，单井水温75℃、水量95m3/h），初投资估算为4297.17万元。

3、方式二：地源热泵系统冬季供暖和夏季制冷 。

3.1、天津市浅层地热能资源情况

2010年11月，天津市政府和国土资源部联合召开天津市浅层地热能资源调查报告评审验收会。其调查成果如下：天津市地下水地源热泵系统适宜区、较适宜区，可供暖面积为804万平方米，制冷面积为1050万平方米；地埋管地源热泵系统适宜区供暖面积为5.51亿平方米，制冷面积为5.17亿平方米。上述成果明确了天津市浅层地热能资源量及开采潜力，为浅层地热能资源可持续开发利用提供了重要的理论依据。上述浅层地热能资源若全部开发利用，每年可节约标准煤6247.25万吨，扣除因开采浅层地热能造成的能源消耗，可节约标准煤4685.43万吨。减少向大气中排放煤灰、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳为12381.34万吨，减少环境治理费15.32亿元。

3.2、方案简介

本方案的主要内容是根据项目的规模、类型、需求，集中建立一个或多个地源热泵能源站，向建筑物供冷和供热。项目内的公共建筑，可以自成体系；对于成片住宅区，可以建立一个或多个地源热泵能源站，地源热泵换热孔可以集中布置在项目周边的农田地下或其它可用区域，统一向地源热泵能源站提供地源侧的低温水。

冬夏土壤热平衡解决思路主要有两种，一是利用夏季气温高于土壤温度的特点，使地源侧水通过在冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）中循环吸热后回补土壤；另一种是利用项目周边自然水源在夏季温度高于土壤温度的特点，抽取后在换热孔内循环补热。

3.3、土壤热平衡处理方式一：夏季冷却塔（或组合式空气处理机组）回补

村镇改造项目中，基本以供暖需求为主，夏季供冷为辅，冬夏冷热不平衡。地源热泵系统经冬季使用后，换热孔布置区域地下土壤温度一般会下降到6--10℃左右，而天津地区夏季5—8月份日平均气温高于20℃。在夏季，让地源热泵换热孔里的水通过泵组在冷却塔 里循环，这时，管道里的水在通过冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）时被加热，在通过换热孔时被冷却，形成了对地下土壤的热补充。同时布置地下土壤温度采集系统，当土壤温度恢复到15℃时，停止回补。冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）的热量回补数据及具体设计方案，需进一步研究落实。

3.4、土壤热平衡处理方式二：夏季地表水回补

基本原理同上一课题，只是把冷却塔换成项目周边存在的近距离自然水源，利用自然水源在夏季温度高于地源热泵换热孔附近土壤温度的特点，抽取后在换热孔内循环补热。实施要点如下：自然水源离项目所在地要足够近；抽取的水要经过处理后再进入管道系统循环；必须安装地下土壤温度采集系统。在供暖初期，当自然水体温度高于6℃时，还可作为低温水直接供给热泵机组，以水源热泵的方式供暖。

4、方式三：地源热泵+太阳能供暖，局部建筑地源热泵提供夏季制冷，太阳能提供生活用水。

4.1、方案简介

根据场地情况，由地源热泵和太阳能联合提供冬季采暖热源，对有供冷需求的建筑物由地源热泵提供冷源。生活用水由太阳能提供。

考虑到村镇改造项目中供热需求要远大于供冷需求，存在地源热泵的冬夏季热负荷不平衡的现象，可以采用夏季在室外换热孔中循环太阳能热水予以解决。地源热泵供冷供暖、太阳能供暖技术都已成熟，解决好太阳能系统夏季回补地源热泵换热孔区域土壤温度问题后，可以推广。适用于中低层建筑物较多的项目。

4.2、太阳能供热采暖技术简介：

所谓“太阳能采暖”，指通过太阳能集热器与储水箱作为太阳能量采集系统，以散热器或其他末端作为散热系统为建筑物提供热量的新型节能供暖方式。该方式具有舒适性高，节能效果显著，便于调节和控制等优点。这种技术已经成熟，国家建设部和质监总局联合颁布的《太阳能供热采暖技术规范》（GB_ 50495-2009）已于2009年8月1日起正式实施。根据项目的不同使用要求，一般投资概算为250～400元/建筑平方米。

太阳能供暖系统由太阳能集热器、储热水箱、计算机智能控制系统、循环系统、连接管件等几部分组成。太阳能加热系统由太阳能集热器、太阳能循环水泵及储热水箱组成，其作用是通过设置于采光面的集热器最大限度地收集热量，并通过储水箱进行热量的储备。辅助能源系统是用电能作为太阳能集热系统的补充，辅助系统可以在连续阴雨天气或其他特殊供暖需求时，满足供热需求。太阳能供暖系统中末端形式应考虑到太阳能系统集热效率等多方面因素进行的选择。可以采用地盘管、散热器、风机盘管等形式。

5、结束语

注重节能减排，建设节能环保的现代化小城镇，走符合自身特点具有地域特色的农村城镇化发展新路，这是当前的一项基本国策。在项目规划建设过程中，在集中或分区供冷、供热方面，除了本文所述的几种方式外，充分结合项目特点，尽量减少煤、油等常规能源的使用，扩大太阳能、风能、沼气等清洁能源的利用，或采取多种能源方式优势互补的方案，使小城镇建设项目的供冷供热既节能减排又经济合理，惠民惠国，走可持续性发展道路。

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