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熱泵技術(shù)與天津的“結(jié)緣之路”
行業(yè)內(nèi)的專家都知道,天津市是一個地?zé)豳Y源相當豐富的城市。1936年,天津打出了第一眼地?zé)峋,從此拉開了天津利用地?zé)豳Y源的大幕。早在上個世紀七、八十年代,天津就開始了地?zé)豳Y源的規(guī);_發(fā)利用。朱家玲介紹說,目前,天津地區(qū)擁有10個地?zé)崽,覆蓋面積達到8700平方公里,地?zé)豳Y源的應(yīng)用,給天津帶來了巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,實現(xiàn)了節(jié)能減排。
盡管天津的地?zé)豳Y源十分豐富,但朱家玲告訴記者,地?zé)豳Y源隸屬礦產(chǎn)資源,是經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時期形成的。隨著地?zé)豳Y源利用的廣泛,長期以單采方式開發(fā),將會導(dǎo)致熱儲層水位下降過快,地?zé)峋褂脡勖s短。而且地?zé)嵛菜欧艤囟冗^高,不僅降低了地?zé)豳Y源利用效率,也容易造成對環(huán)境的熱污染。因此,地?zé)豳Y源應(yīng)采用合理的開發(fā)與利用。
在上世紀90年代,正當天津市地?zé)豳Y源的應(yīng)用如火如荼地開展時,不少業(yè)內(nèi)人士也開始了對另外一個問題的關(guān)注——如何實現(xiàn)地?zé)豳Y源的綜合利用。供暖后的地?zé)嵛菜疁囟燃s為40℃,由于能源品位低,不采用技術(shù)手段再供暖顯然是行不通的,如果直接排出又造成了極大的浪費,怎么辦?這時,業(yè)內(nèi)專家把視線聚焦在了熱泵技術(shù)上。引入熱泵技術(shù),將水加熱后再次利用,成為解決問題的有效方法。這樣不僅可以使熱能得到充分利用,提高資源利用率,還可以降低地?zé)嵛菜疁囟取S袛?shù)據(jù)稱,采用熱泵技術(shù)可以使熱利用率可以由傳統(tǒng)利用方式的45%提高到85%,甚至100%。
由此,熱泵技術(shù)開始逐漸在供熱項目中得以應(yīng)用。朱家玲介紹,由于用地?zé)崮芄┡c用鍋爐供暖運行方式不同,可以實現(xiàn)持續(xù)供熱,供暖質(zhì)量高,能耗低。隨著地?zé)豳Y源應(yīng)用的發(fā)展,地板輻射采暖方式也在不斷成熟,目前,在建筑采暖末端系統(tǒng)中,已經(jīng)非常普遍。因此,為熱泵的應(yīng)用提供了更多的商機。利用熱泵,可以將供暖后的尾水通過熱泵提溫到可以滿足采暖設(shè)計要求的工況,完全可以滿足供熱的需求,“這樣就實現(xiàn)了地?zé)豳Y源的梯級利用。”正是通過梯級利用等一些資源綜合利用的方式,使天津地?zé)豳Y源的開發(fā)走到了全國的前列。
與此同時,天津淺層地?zé)岬拈_發(fā)與利用也逐漸開展。天津地處華北平原北部,平原區(qū)1萬多平方公里范圍內(nèi)覆蓋有200米以上的松散沉積層,淺層地?zé)崮芰糠浅XS富,具有明顯的淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)優(yōu)勢。朱家玲告訴記者,大約在2000年左右,正是伴隨著全國地源熱泵行業(yè)的發(fā)展,天津市也開始應(yīng)用水源熱泵、土壤源熱泵,從試點開始慢慢推廣。如今,同國內(nèi)北京、沈陽、河北、山東、江蘇等不少城市一樣,天津地域熱泵技術(shù)尤其是土壤源熱泵技術(shù)發(fā)展很快,應(yīng)用也很廣泛,特別在天津濱海新區(qū),發(fā)展速度非?,目前正以每年15%-20%的速度發(fā)展。也擁有非常廣泛的前景。
淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用試點的示范意義
天津淺層地?zé)衢_發(fā)工作方興未艾,2009年底,淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用示范工程的落戶無疑又給天津的淺層地?zé)嵝袠I(yè)注入了一支強心劑。
2009年10月份,國土資源部與天津市聯(lián)合開展天津市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用調(diào)查的試點工作。國土資源部與天津市總投資3000萬元,對天津市的淺層地?zé)崮芴卣骱头植嫉冗M行調(diào)查。2010年這項工作已全面展開,并于年底全面完成。據(jù)了解,天津根據(jù)不同地質(zhì)條件,結(jié)合《天津市城市總體規(guī)劃(2005年-2020年)》,選擇10處不同區(qū)域、不同類型、不同利用方式和規(guī)模的典型項目建設(shè)示范工程,總面積為100萬平米左右。這些示范工程包括:選擇水文地質(zhì)條件較好、地下水資源豐富的薊縣、寧河縣,建設(shè)水源熱泵系統(tǒng)示范工程2個;選擇市東部具有濱海平原沉積層廣泛代表性的中新天津生態(tài)城、塘沽、大港,建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程3個;選擇以典型沖湖積層為代表,分別位于本市西北部和西南部的武清區(qū)、靜?h,建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個;選擇中心城區(qū)有一定規(guī)模的公建項目,建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個;選擇以地?zé)崮転橹鲗?dǎo)的公建項目,建設(shè)多能源聯(lián)合利用系統(tǒng)示范工程1個。據(jù)稱,10個示范工程建設(shè)將于年底完成。
對于這項工作的開展,在朱家玲看來,既是天津地?zé)嵝袠I(yè)的大事,對全國這一行業(yè)的發(fā)展也都具有示范和指導(dǎo)作用。省部聯(lián)合的方式有諸多優(yōu)勢:首先可以系統(tǒng)了解天津淺層地?zé)岬姆植记闆r,以此指導(dǎo)天津淺層地?zé)崮艿目茖W(xué)化開發(fā)和利用。畢竟,與地?zé)岬拈_發(fā)和應(yīng)用相比,淺層地?zé)岬南嚓P(guān)論證評估和調(diào)研工作目前仍顯得相對欠缺。此外,據(jù)了解,這項大規(guī)模的調(diào)研內(nèi)容不僅包括對資源進行分析,同時還可以藉此了解該市各個不同區(qū)域水資源上下游的流動情況,以及土壤的物性參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量等。通過在不同的區(qū)域打井、巖心取樣,可以了解各區(qū)域不同的水文地質(zhì)情況,以此確定不同地區(qū)實施地源熱泵工程的不同方案。而且通過動態(tài)的監(jiān)測,在地下布置歲深度不同的測試探頭,可以了解土壤源在長期取熱、放熱時溫度場分布特征,以此研究土壤變化的趨勢。
近幾年來,在行業(yè)內(nèi)一直以來都有一個課題引發(fā)討論,那就是在一些極冷極熱地區(qū)應(yīng)用地源熱泵,是否會對土壤造成影響,這種影響有多大,變化趨勢又是怎樣的。而此次通過動態(tài)監(jiān)測,恰恰可以用真實數(shù)據(jù)來證明,工程運行若干年后地溫場的變化情況和趨勢,以及對地源熱泵使用的影響。 此外,在朱家玲看來,這種示范調(diào)查工作更深遠的意義在于,既會對天津淺層地?zé)崮芸茖W(xué)合理的應(yīng)用給予技術(shù)指導(dǎo),也會在全國建立一個在技術(shù)規(guī)范、管理科學(xué)的示范模式。各地可以借鑒這種方式,分地域的進行調(diào)查、評估與勘測。同時也可以吸取這項示范工程的各種經(jīng)驗,了解行業(yè)內(nèi)存在的各種問題,以最好的方式進行解決。
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