地热联合浅层地温能及再生水热能系统集成应用研究

【摘要】：建筑能耗在总耗能中所占比例很高,其中大部分是建筑供暖、制冷能耗。传统的供暖方式耗能多、污染大,每年冬季采暖已经成为节能减排战略目标顺利实施的障碍,大力建设绿色低碳建筑、发展清洁可再生能源供热制冷系统势在必行。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,对新兴清洁可再生能源的需求更加迫切。面对北京市风能资源相对匮乏、水电资源储量较少的现状,具有分布广、储量大、本地化的地热、浅层地温能、再生水资源等可再生新能源在发展中占有重要的战略地位。上述三种方式在建筑供暖或制冷方面的技术都是成熟的,但就这三种方式的单一利用也存在一定的局限性,对于深部地热能而言,仅适合用于供暖,浅层地温能受到场地、水量及回灌等条件限制,再生水热能受到水量及温度变化的影响较大,不稳定。基于这三种清洁能源开发利用过程中存在的不足,本次提出三种能源集成应用,充分发挥三种能源各自优势,实现新能源应用科技创新、集成创新。通过示范工程的建设,建造了深层地热能、浅层地温能和再生水热能集成应用的示范性工程。首次将三种清洁能源有机的结合在一起,在满足建筑物冷热负荷需求的情况下完成供热和制冷。通过信息监测系统实现了系统运行数据的时时监测、采集及分析,为调整系统中各种能源使用比例提供参考和依据。三种能源的集成应用有效的降低了系统运行成本,保证了供暖和制冷的效果,满足项目的实际需求,减少了污染物的排放,取得了良好的社会和经济效益。该课题研究成功可以推动北京及周边其他具有类似资源条件的地区进行清洁能源的集成应用,以实现能源利用的高效性和可持续发展,为切实改善我市能源结构、减缓大气污染做出实质性贡献。 【关键词】：地热 浅层地温能 再生水热能 集成应用 综合研究
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU83;P314
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 研究的目的和意义11-13
• 1.1.1 选题依据11-12
• 1.1.2 课题研究的理论意义及应用价值12-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 地热能供暖的国内外研究、利用现状13-15
• 1.2.2 浅层地温能供暖和制冷国内外研究及开发利用现状15-18
• 1.2.3 再生水供暖和制冷的国内外研究现状18-20
• 1.2.4 建筑物尺度下的热能综合利用系统设计20-21
• 1.3 研究内容与研究方法21-27
• 1.3.1 研究内容21-22
• 1.3.1.1 示范工程热学设计计算21
• 1.3.1.2 工程设计21-22
• 1.3.1.3 集成应用系统施工22
• 1.3.1.4 集成应用系统运行22
• 1.3.2 拟采用的研究方法22-23
• 1.3.3 技术路线23
• 1.3.4 主要工作23-27
• 1.3.4.1 供热/制冷三种热能集成应用系统构建方案23-25
• 1.3.4.2 开发建设热能利用实时动态监测信息系统25-26
• 1.3.4.3 建立热能集成应用示范工程26
• 1.3.4.4 热能集成应用系统示范工程运行效果评估26-27
• 第2章 热能集成系统理论及方案27-35
• 2.1 热能集成应用理论研究27-32
• 2.1.1 深层地热能利用技术27-29
• 2.1.2 浅层地温能利用技术29-30
• 2.1.3 再生水热能利用技术30-31
• 2.1.4 地热能集成应用31-32
• 2.2 热能集成应用方案建立32-35
• 2.2.1 冬季运行方案32-33
• 2.2.2 夏季运行方案33-35
• 第3章 热能集成系统工程化设计35-51
• 3.1 工作区基本情况35-38
• 3.1.1 基本情况35-36
• 3.1.2 资源条件36-38
• 3.1.2.1 深层地热能概况36-37
• 3.1.2.2 再生水资源概况37-38
• 3.1.2.3 浅层地温能资源概况38
• 3.1.3 设备情况38
• 3.1.4 冷热负荷情况38
• 3.2 原始地温及土壤热物性测试38-46
• 3.2.1 工作区浅部地层地质特征39-40
• 3.2.2 地层换热能力测试40-46
• 3.2.2.1 测试内容及目的40
• 3.2.2.2 测试原理40-41
• 3.2.2.3 试验步骤41-42
• 3.2.2.4 热响应测试及测试孔参数条件42
• 3.2.2.5 测试结果42-46
• 3.3 设计要求46-47
• 3.4 再生水提供冷热量计算47
• 3.5 地热井供热计算47-48
• 3.6 资源条件及需求满足情况48-49
• 3.7 利用方案设计49-51
• 3.7.1 地热水利用49
• 3.7.2 再生水利用49
• 3.7.3 浅层地温能利用49-50
• 3.7.4 三种能源集成应用设计50-51
• 第4章 三能合一集成应用示范工程建设及运行51-69
• 4.1 三种能源集成利用方案51-52
• 4.1.1 三种能源利用在不同时间上的匹配51
• 4.1.2 三种能源利用在不同空间上的匹配51-52
• 4.1.3 三种能源供热及制冷匹配需注意的问题52
• 4.2 热能集成系统改造工程52-53
• 4.2.1 机组等主要设备的升级改造52
• 4.2.2 主机房改造施工52-53
• 4.3 监测及信息采集系统建设53-63
• 4.3.1 监测设备55-59
• 4.3.1.1 室外地埋孔温度监测设备55
• 4.3.1.2 室外温度监测设备55-56
• 4.3.1.3 室内温度监测设备56-57
• 4.3.1.4 室内设备及系统监测设备57-59
• 4.3.2 数据采集及控制系统设计及施工59-63
• 4.3.2.1 功能简介59-60
• 4.3.2.2 自控系统60
• 4.3.2.3 信息采集系统60-62
• 4.3.2.4 自动监控及数据采集系统施工62-63
• 4.4 系统试运行63-64
• 4.5 效果评价64-69
• 4.5.1 冬季运行费用比较64-65
• 4.5.2 夏季运行费用比较65-66
• 4.5.3 环境效益66-69
• 第5章 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 创新点69-70
• 5.3 展望70-71
• 参考文献71-74
• 作者简介74-75
• 致谢75

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