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供暖的毕业论文

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供暖的毕业论文

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引言: 随着2001年9月1日北京市建委颁发的《北京市建筑节能管理规定》京建法[2001]689号文,以及《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)的出台,规定了我们必须按节能的方针进行采暖设计,把“热”作为商品来向用户收取热费。停止福利供热,按面积收费改为由居民家庭直接交采暖热费,从而使居住建筑分户计量成为建筑节能的重要手段之一,把采暖节能变成人们使用热量时的一种自觉行动。这不仅仅是采暖收费制度的改革,也导致了传统的采暖设计方法的转变。无论是从建筑围护结构的热工性能,采暖系统的布置,热负荷的计算等多方面都带来了观念性的挑战。2.建筑围护结构热工性能及体形系数对建筑节能的重要影响:2001年之前的主要节能手段,仅限于居住建筑改善墙体和门窗的保温性能,当然,这是很有意义的。而分户热计量和收费,建立了用户的经济利益与能耗的直接关系,将会减少供热过量建筑采暖热量的无效消耗,同时使开发商真正意识到建筑围护结构的热工性能的重要意义。保证居住建筑围护结构传热系数 K(W/m2.℃)满足《北京市民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)北京地区实施细则》(DBJ01-602-97)的规定。可目前建筑专业大多喜欢追求建筑外观上大玻璃的通透效果,使得建筑物的窗墙比大都超过规范推荐值。这就对围护结构(特别是外窗)的传热系数及建筑的体形系数有较高的要求。我在设计建外SOHO一、二期住宅建筑中,就碰上此类问题。日本建筑大师山本理显所做的方案中,为了追求外表美观,外墙面除了柱子、梁、少量的墙体外均为落地大玻璃。这个方案国内能否满足节能要求,经过热工计算,它的体形系数及建筑物耗热量指标分别如下表,从表中看出,由于严格控制了外窗的传热系数和体形系数,使得该方案的耗热量指标qH<20.6 W/m2。同时,我发现,同样的平面当楼层下调至3层时,其体形系数大于0.3时,为满足节能要求,外窗的传热系数必须达到1.3 W/m2.℃,正常情况下的中空玻璃已无法满足这种K值要求,必须用洛依玻璃才可能达到。这一点充分反映了建筑物围护结构的热工性能及体形系数在建筑节能中的相互关系,也是在做住宅分户采暖设计时首先应注意的问题。 * 分户采暖设计中热负荷计算时值得注意的问题: 3.1.基本耗热量:按《住宅设计规范》(GB50096-1999)(2003年版)规定:卧室、起居室和卫生间温度为 18℃,但室内采暖计算温度应按提高2℃来计算,即20℃,以此温度与室外采暖计算温度的温差,计算出的耗热量为每个房间的基本耗热量。3.2.户间传热量:传统的住宅设计,并不考虑户与户之间的热传递,当部分房间空置、或部分住户降低采暖标准、或有的住户间断采暖时,户与户之间的墙体及楼板就会有较大的热传递量,一般散热器采暖户间传热按6℃温差计;当采用地板辐射采暖时,则按8℃温差计算。不可简单地按基本负荷的附加系数取值。只有当户间传热量大于基本耗热量80%时,按基本耗热量的0.8倍计,此举为避免增加不必要的投资。基本耗热量及户间传热量之和是布置室内散热器及户内管道管径的计算依据。3.3.如若该房间采用地板辐射采暖时,则室内计算温度应比室内采暖温度降低1~2℃来计算温差。且地板表面温度不得大于60℃,以防地面由于温度过高而产生龟裂。3.4.在设计建筑物采暖热力入口时,对户外供热量要求,则应仍按基本耗热量提出。3.5.通常按规范要求做的节能建筑,整幢住宅楼采暖热负荷指标绝大部分可<52 W/m2(塔楼甚至可以做到40~43 W/m2,板楼可做到45~48 W/m2,)。 * 分户热计量采暖系统的各种形式: 4.1.独立燃气炉采暖:北京时代庄园东区(为连排别墅式)即采用此种形式,每户根据采暖热负荷再加上生活热水用热量,来选择壁挂炉的大小和型号,将壁挂炉设置在封闭阳台或面积较大的厨房内,靠外墙设置,且炉体设有单独通向室外的排烟及进气风管,并可根据起居室的温度来自动调节天燃气火力大小,控制出水温度,有严格自动熄火装置。壁挂炉自带采暖用循环水泵,需注意的是当系统末端为风机盘管时,要校核该水泵扬程。时代庄园工程系统末端为散热器,壁挂炉选用依马强制排风产品,其质量安全可靠。目前该项目已经竣工。 另据北京市环保局意见,在高层建筑不推广此种做法,因其排放物-氮氧化物浓度超过《大气环境质量标准》) GB3095-1996)中二级标准,但在多层(如回龙观小区)或别墅区使用效果良好,氮氧化物排放浓度合格。用户室温调节自如。4.2.低温发热电缆地板辐射采暖:在建筑保温较好的住宅内,使用电热采暖,是可行的,从能源利用上分析,把高品位电能当作热能使用是不经济的,但随着2002年北京供电局出台《北京市电采暖低谷用电优惠办法》的通知,经过一次投资与运行费用比较,若合理使用是可行的。如北京龙潭路住宅小区,采用低温发热电缆地板辐射采暖,由于该小区建筑保温做的较好,墙体采用欧文斯科宁的外保温材料,K值达到0.6 W/m2K,外窗为进口产品,K值达到2.0 W/m2K。经过去年一个冬季的试运行测定,使用效果良好,运行费用为35元/平方米,总体比热水采暖费用略高一点。4.3.集中热水采暖分户热计量:目前大多数住宅建筑仍以集中供热为主。经过3年设计经验的积累,下面将总结几条集中热水采暖分户热计量设计的经验:4.3.1根据《分户热计量设计规程》DBJ01-605-2000第8.3条规定,采暖热力入口要设置热量表及各种阀门、压力表、温度计、水过滤器及平衡阀等装置,其中热量表要注明额定流量以便订货。4.3.2各居民用户须设置户用热表,锁闭阀,水过滤器等,并且要一户一表。4.3.3.建筑物热力入口处要说明该系统热负荷及系统总阻力,因为户内部分装了户用热表,其采暖水阻力约为30kPa,再加上热力入口的总热表及各种附件阻力,提供外网设计依据时总阻力值约在50kPa左右。目前小区采暖外网设计较为混乱,有的住宅小区部分建筑物是2000年以前建成的,未设分户热计量装置,而现在新建的住宅均设了分户计量装置,二者水阻不平衡,外网又用一套热力管道系统,结果阻力相差甚大,新建楼群室温达不到标准,连调试都难以解决。目前东冠英小区即是如此。我认为这个问题应提醒重视。4.3.4住宅楼内的公共用房、商业用房、人防、地下车库等应单独设置采暖热表,便于将来收费方便。4.3.5一个单元的采暖公用立管及户用入口装置要设置在户外,一般设在楼梯间的公用管井内,这样物业管理人员可将拒付采暖费的用户进行锁闭,立管放气也可在管井操作,不必进入户内,减少物业管理与用户间的纠纷。4.3.6散热器应选用铸铁无沙型或钢制型,以免堵塞热表。每个散热器宜设温控阀,以实现分室调温。4.3.7采暖系统水平敷设有双管同程式,双管异程式,单管串联式,双管放射等形式。4.3.8. 高层建筑采暖公用立管应注意热膨胀问题,每户水平支管与立管连接处宜设软连接(金属软管),以防由于热表或分集水器固定而立管胀缩导致接口开裂。4.3.9. 每户的户用入口宜设泄水装置,泄水管可引至下一层管井内,以便维修或装修时,将户内水平管道泄空。但管井内不宜做垫层,否则三通接头在垫层内。5.采暖用塑料类管材选用及施工问题:5.1. 从公用立管户用入口引入室内开始至户内的采暖管道多为埋在地面面层内,该管道采用塑料类管材,常用的有铝塑复合管,PB管,PE-X管,PP-R管。5.2.埋在面层内的塑料管不得有接头,当采用PB管或PP-R管时,连接散热器处可以采用热熔连接,面层厚度一般不小于50mm。5.3.采用塑料类管材时,供暖热水温度不宜高于85℃。5.4.选用塑料类管材时,应考虑管材温度、压力及使用寿命为50年来选择使用等级,采暖管材可按5级来选,其壁厚应根据管材许用设计环应力和系统承压之间的关系来计算,或按《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》附录J-1~4表来选择。当采暖热水温度为90℃时,应按5A级来选择塑料管材的厚度。5.5.在《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)中第6.4.4条中明确:“在垫层内埋设的管道:除采用下分双管式系统连接散热器处的PB管和PP-R管可采用相同材质的专用连接件进行热熔外,其它管材和所有管材在其它部位均不应设置连接配件。”而实际市场中PP-R管为直段管材,长度一般为6~8米,如果房间内需连接的管道长度超过8米,其接头处必须上翻,影响美观,垫层内做热熔接头又违反规范;同样,管径大于25mm的PB管市场上只有直段管材,问题与PP-R管相同;管径小于25mm的PB管材市场上有盘管,但是盘管的弯曲半径有一定要求,且有弯曲方向性,这就导致了PB管在某些转角处不能紧贴墙边且离墙较远,若在靠墙处有散热器时,就需在干管上做三通,接出一段支管再接散热器或采用弯头作为热熔连接件,此两种热熔连接件(三通、弯头)都在垫层内又违反了规范。而如果否定这两种做法,等于否定了PB和PP-R这两种管材。北京幸福家园一、二期工程中就遇到此问题,质量检查监督站就此问题提出疑义,经几次讨论,并咨询了北京市建筑设计标准化办公室,得到的答复是上述两种做法是可行的。但目前技术规程与实际施工验收有矛盾,我认为应尽快对规程进行修订,保持其初衷:减少埋在地下的隐患;同时又要让先进的材料及做法普遍推广,并持续发展下去。5.6.埋地管道穿卫生间时的做法问题:目前的标准图集和规程中均未提及。在实际工程中各种做法都有:有采暖用塑料管道走卫生间防水层上,水平穿防水卷边的;有管道走卫生间防水层下,接散热器支管竖直穿防水层的;两种做法穿防水层处均做防水套管。但每种做法均存在一定问题和隐患。前者做法,当卫生间不做结构降板时,防水套管下部空间太小,一般仅为10mm~20mm,工人不便操作,防水处理很难到位,在卫生间闭水试验时,很容易从套管渗漏到其它居室,在朗琴园一期工程中就发生了此种情况,在住户购房时引起了纠纷。后者做法,防水套管不好固定,尤其是采暖以后,由于管道的热伸缩则更要破坏防水涂料层,致使卫生间内的水泄漏到下层用户,也要引起纠纷。通过经验总结,我目前通常采用不穿防水层的做法:采暖干管不进入卫生间,接散热器的支管埋入卫生间侧墙(非承重墙),并上翻至防水卷边上部(一般为30cm)进入卫生间,一进入卫生间就接散热器,保证不影响高点放气。而卫生间散热器要高于地面30cm安装,只要散热器布置时注意与其它洁具协调即可。这种方式用于北京幸福家园一、二期工程,通过一个采暖季的使用,效果较好,甲方及业主均满意。6.采暖分户热计量各种形式经济比较:新建或改建采暖系统应根据该地区具体条件来选择热媒,根据环保要求,城市热力气源、电源、水源等因素做相应的技术经济比较,由开发商和设计人员共同协商决定,下面列出各种能源的一次性投资和运行费用参考价格。

我国建筑节能现状及未来发展趋势和前景分析我国现阶段越来越重视节能减排工作,并且积极倡导绿色环保理念,建筑行业在发展过程中实行节能策略在很大程度上能够有效的促进建筑行业向更好的方向发展,从而真正做到建筑行业在发展的过程中减少对环境的污染与资源的浪费。虽然我国在建筑节能工作中付出了努力,但是在建筑行业开展节能工作中依然存在一些问题,分析当前建筑节能的现状,有利于我们更好的解决建筑节能中出现的问题,促进建筑行业又快又好的发展。 1 建筑节能重要性 建筑节能在我国经济发展中有着重要作用,它不仅是时代发展的要求,更是当前经济进步的需要。建筑行业采取节能措施在很大程度上能够整合建筑行业中的各项资源,提高资源的利用率,降低对环境的污染,构建绿色型生态环境,为人们的生活创造更多的舒适感,从而提高城市居民对所居住城市的规划建设的满意度。由此可见,建筑行业中开展节能工作对城市居民以及资源利用等方面都有着重要的意义。因此,大力开展建筑节能工作是必须的。 2 我国建筑节能的现状 我国目前还是发展中国家,各项技术与设备还没有国外发达国家先进与高端,因此,导致了我国的建筑节能工作还与发达国家之间存在较大的差距。尽管建筑节能情况较为严峻,但是我国现在还在为构建节能建筑而不懈努力。从我国颁发的有关建筑节能的法律法规中可以看出,我国对建筑节能工作开展比较重视。尽管我国在颁发相关的建筑节能章法时比较晚,却是建筑行业实行节能工作的指导依据与标准,并且对于我国建筑行业发展成今天的状态有着直接的促进作用。 3 我国建筑节能存在的问题 3.1 激励政策不健全 目前,我国的建筑节能工作实行较为缓慢,建筑节能是我国现代建筑行业的一大目标,但是纯粹的借助用户与建设单位自发采取措施,按照节能标准开展工作是难以达到建筑节能的宏伟目标的。在我国对实行建筑节能工作单位的相应激励政策还不健全,特别是在开展建筑节能工作时没有雄厚的资金作为支撑,使得现代建筑节能工作开展效果还有待进一步提高。 3.2 缺乏应有的节能意识 建筑行业开展节能工作是一项必要的工作,不仅可以使资源重复利用,还可以保护人们所居住的生态环境。但是在开展这项工作时,相应的法律法规机制没有跟上节能工作开展的节奏,在一定程度上影响到建筑节能工作有效实施。在开展建筑节能工作过程中,存在一些市民对建筑节能的理解不透彻,重视度不高,更不知道实行建筑节能会给社会增添效益,从而导致其在开展建筑施工过程中出现浪费资源的现象。除了上述的两种缺乏节能意识的情况,另外地方政府对建筑节能意识不强,导致对建筑节能工作没有引起应有的重视。领导层人员的决策对地方经济或是本企业的发展有着重要的影响,而相应的标准与政策没有明确规定与要求,会影响到建筑节能工作的开展。 3.3 缺乏建筑节能技术支持力度 建筑行业在开展节能工作时,需要相关的施工技术与建筑产品作为支撑。然而,在当前我国的建筑节能工作起步较晚而且形式存在复杂多样性,并且其面临着技术不够成熟以及技术创新欠缺等若干问题。在我国南部地区由于气候偏炎热,因此相关的建筑节能工作逐渐实施。但是其在实施的过程中,还缺乏相应的施工技术与建筑产品,并且我国现在还没有对建筑节能施工技术创新与研发加大支持力度。 3.4 现行的供热收费制度的影响 我国在计收采暖费的依据标准是供热收费制度,且制度规定收费需按照建筑的面积大小进行合理化收费。采暖费用一般是国家或者单位进行承担,所以用能与用户并不存在直接的利益关系。供热采暖系统选择的连接方式是垂直单管串联,导致用户难以对供暖量进行调节,并且外网在受系统进行动态调节的过程中表现出来的状态是很难适应,一系列的弊端直接造成资源无可避免的出现浪费现象。从目前的收费体制上来看,供热单位在进行自主经营的过程中没有表现出一定的积极性,导致用户在使用过程中缺乏所需的热舒适感,并且热用户在进行采暖用能期间也缺乏节约用能的意识。我国北方开展建筑节能工作时,有效提高了建筑围护结构所带来的保温功能,使北方在寒冷的冬天室内也不会感觉到冷。但是用户在采暖过程中,会因为室内温度过高,只能采取开窗的方式进行调节,导致能量浪费,致使建筑节能工作存在一定的缺陷。 4 我国建筑节能未来发展趋势 下文将结合我国实际的发展状况,对建筑节能工作在未来的发展趋势进行具体的分析。 4.1 为促进建筑节能工作顺利开展以及相关的技术得到发展与应用,我国有关部门颁发了建筑节能方面的法律法规。在一定程度上能够为建筑节能技术研发与创新提供指导,规范我国现行的建筑行业中的行为操作,对于我国开展建筑节能工作有着积极的意义。 4.2 我国的经济紧随时代的变迁取得了很大的进步,人均可支配收入逐渐上升,人们早已开始关注市场上经济发展动向。其中房地产业在当前我国的经济发展中占有重要的地位,人们购房的欲望逐渐得到释放,并且我国已经实施了在住房中实行货币化的相关政策。随着人们掌握信息速度的提高以及追求更舒适的居住环境,人们对现代建筑中热环境问题更加重视,因此,这也是当今建筑行业中急需为人们改善的问题之一。在我国的北部地区实施建筑物采暖工作以来,很大程度上改善了北方地区人们的生活环境。我国可以借鉴这一突出成绩,加大开展节能示范地区的建设力度,扩大对建筑节能的宣传,在人们心中形成节能的意识与观念,从而促使节能工作在人们身边发展得越来越好。

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Solar water heaters Solar Water Heater (Solar water heater) refers to the solar energy to heat the water heater. With the gas water heater, electric water heaters in parallel with one of the three water heaters. Introduction Solar water heaters to solar energy into heat energy, heating the water from the low temperature to high temperature, to meet people in life, the production of hot water use. Solar water heater is all glass vacuum collector tube, tank, stand and the relevant annexes to rely mainly on solar energy into heat energy glass vacuum tube. Collector tube surface by the sunlight, high temperature, collector tube rear sun surface temperature is low, while the pipe water temperature response arises, use cold water sinking floating principles, so that water will achieve the required micro-circulation of hot water. Work Operating principle of solar water heaters: An endothermic process Solar radiation through the glass cover, is absorbed by the collector and the wall along the fin tube is passed to the heat-absorbing water. Endothermic endothermic pipe after the water temperature, decreasing the proportion rose to form an upward impetus to form a thermal siphon system. With the continuous upward water and stored in tank top, while circulating through the tube under low temperature of the water constantly added, so the cycle, the final FCL water is increased to a certain temperature. Existing Flat-Plate Collector, basically by combining a good combination of multiple methods, such as rolling or pressing methods, which take the water between the child and the endothermic board thermal resistance is almost negligible. Flat plate collector affect the core performance of the main factors, first, structural design, and second, the surface absorption coating. Well-designed collector's plate with fin efficiency should be 93%. Collector plate efficiency and plate fin core core structure, surface treatment and the overall structure of the collector. Collector overall structure of the overall heat transfer coefficient can be described, its influence and its own geometry (rib thickness, material) are the same. That is, in the case of equal efficiency, collector plate core heat loss an hour can be thinner. Selective absorption of the surface can improve the collection efficiency, but the market these products to enhance economic efficiency, often thin fin. Occasion for the water heater when the effects of these products and the selectivity of the actual collector worse (not even optional), but fin thicker collector will not be much difference.

地热供暖节能论文参考文献

一、国外研究利用现状与发展趋势

1.早期发展阶段

浅层地热能的研究与开发利用是随着热泵技术的研究与开发而兴起的。早在186年前(1824年)法国物理学家卡诺奠定了热泵理论基础。之后英国的物理学家焦耳论证了改变气体的压力引起温度变化的原理。英国勋爵汤姆逊教授首先提出了“热量倍增器”可以供暖的设想。1912年,瑞士苏黎世已成功安装了一套以河水作为低品位热源的热泵设备用于供暖,并以此申报专利,这就是早期的水源热泵系统,也是世界上第一个水源热泵系统。

在此之后的几十年,地源热泵基本处于实验研究阶段,并先后有地表水源热泵、地下水源热泵及土壤源热泵系统的问世与发展。20世纪30年代地表水源热泵系统问世,是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。欧洲第一台较大的热泵装置是1938~1939年间在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的,它以河水作为热源,供热能力175k W;20世纪40~50年代,瑞士、英国早期使用的地表水源热泵地下水源热泵系统除了用于建筑物采暖外,还用于游泳池加热和人造丝厂工艺加热和鞋厂空调等。随后欧洲其他一些国家也开始安装地表水源热泵系统,热泵系统的供热量不断增大,性能系数也有很大提高。

地下水源热泵也诞生于20世纪30年代,到1940年美国已安装了15台大型商用热泵,其中大部分是以井水为热源。1937年,日本在大型办公楼内安装了2台194k W 压缩机带有蓄热箱的地下水热泵系统,其性能系数达4.4。至20世纪40~50年代,美国应用的主要是地下水地源热泵。

1941年,第二次世界大战爆发后,影响和中断了空调供暖用热泵技术的研究和发展。二战结束后,热泵技术研究及应用逐步恢复,至1950年美国已有20个厂商和10余所大学研究单位从事热泵开发研究,在当时拥有的600台热泵中,50%用于房屋供暖。地埋管式地源热泵技术初始于美国和英国。1950年前后,两国开始使用地埋管吸收地热作为热源为家用房屋供暖的小型土壤热泵。1952年,美国约出厂1000套热泵,1954年出厂约2000套热泵。由于地源热泵的日趋成熟,有力地促进了浅层地热能的广泛应用。

1957年,美国军用基地住房大量采用热泵供暖代替燃气供热方案,热泵产量达2万套,1963年年产量增加到7.6万套。至20世纪60年代初,美国安装的热泵机组已达近8万台。但当时压缩机质量尚不过关,设备费用高而影响了热泵供暖技术的推广,开始处于停顿状态。

到1964年,热泵可靠性的问题已成为一个十分严峻的问题。60年代电价持续下降,使得电加热器的应用不断增加,限制了热泵的发展。

2.迅速发展阶段

20世纪70年代,世界石油危机的出现,又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣,又开始大量安装与使用地下水源热泵,热泵工业进入了黄金时期。这一时期,世界各国对热泵的研究工作都十分重视,诸如国际能源机构和欧洲共同体都制定了大型热泵发展计划,热泵新技术层出不穷,热泵的用途也在不断地开拓,并广泛应用于空调和工业领域,在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

热泵真正意义的商业应用也只有近20年的历史。20世纪90年代后,随着环保要求的进一步提高,美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明:美国地下水源热泵的生产量从1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美国,截止到1985年全国共有1.4万台地源热泵,而1997年就安装了4.5万台,到目前为止已安装了40万台,而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中在新建筑中占30%。目前,每年大约有5万套地源热泵在安装,其中开式系统占5%。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会,该协会在近年中将投入1亿美元从事开发、研究和推广工作。

欧洲一些国家由于采取积极的促进政策(包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等),热泵市场得到快速发展。1997年,欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年,欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为46.7万台,其中地下水源热泵约占11.75%。与美国的热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅部地热资源,地下土壤埋盘管的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计,在家用的供热装置中地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。

3.发展趋势

近年来,各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。美国和加拿大一些大学和研究机构,对于土壤源热泵进行了较深入的试验研究,取得了一些重要数据。美国能源部(DOE)、美国环保局(EPA)及爱迪生电器学会(EEI)、国家农业电力合作公司等财团组成一家政府参与的工业设施国际集团,推广热泵供暖系统。目前从国外发展趋势看,开发利用浅层地热能,将是地热资源开发利用的主流和方向。

浅层地热能是宝贵的新型能源。与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比,浅层地热能是一种在开采利用时间上,可人为控制使用的可再生能源,是集热、矿、水为一体,具有洁净、廉价、用途广泛的新能源。开发利用浅层地热能可以降低常规能源消耗,减少环境污染,尤其是大气污染,又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用,具有显著的商业价值。因此,引起了各国对其开发利用的重视。特别是1973年世界能源危机以来,浅层地热能的勘查与开发利用正在迅速向深度和广度发展。

4.地下水热运移数值模拟研究进展

地下水源热泵运行后,回灌井注入含水层的冷热能会在对流和热传导的作用下向抽水井运移,从而对地下水温度场产生影响,因此有必要对地下水热运移过程进行深入研究。数值模拟方法以其高效性、便捷性和灵活性等众多优势,逐渐成为研究这一问题的有效工具。鉴于此,本节对国内外地下水热运移数值模拟研究进展进行回顾,为本专题的后续研究提供基础和参考。

从20世纪70年代末开始,国外提出了许多描述含水层中热量运移的数学模型.Mercer等(1985)、Crawford等(1982)以及Mirza等对含水层储能的一些模拟技术进行了讨论。1985年.P.Heijde和Y.Bachmat等统计了当时已有的21个热运移数学模型,所有这些模型均只考虑对流和热传导作用,忽略了自然对流对热运移的影响,除了两个是三维水流耦合模型外,其余均为一维和二维的。Tsang等(1981)和Sykes等(1982)曾先后利用有限差数值模拟方法,对Auburn大学第二期地下含水层储能野外试验中水和热量运移规律进行了模拟研究,模拟结果与试验观测结果基本吻合。Buscheck等(1983)利用Aubum大学储能试验前两个周期的资料进行了二维数值模拟,并在模拟过程中考虑了自然对流的影响。Rouve等(1988)应用有限元模拟方法对德国Stuttgart大学的人工含水层季节性储能试验进行了二维数值模拟,并对含水层中各填充亚层的渗透性空间组合进行了优化。Molson等(1992)利用加拿大Ontario武装基地潜水含水层储能试验数据,对该试验过程进行了三维有限元模拟,其中考虑了自然对流影响和密度随温度的变化,该模型相对比较完整,但是试验条件比较简单,且连续性方程不尽完善。Forkeli等(1995)利用二维轴对称模型和三维有限元模型对人工含水层储能系统的储能效果进行了模拟研究,并通过对比模拟确定了效果最佳的人工储能系统。Travi等(1996)建立了二维非稳定流模型,通过数值计算给出了一个含水层剖面上温度的变化。Chevalier等(1999)应用随机游离法对多孔介质含水层储能进行了模拟研究,发现区域地下水的流动能够加速所储热能向下游含水层中扩散,从而降低所储热能的回采率。Nagano(2002)通过实验室试验和有限差分数值模拟研究得出,如果储热过程中回灌水的温度较高(>;50℃),含水层中将很可能发生自然对流现象,从而使得利用含水层储能的热回收率将受到较大影响。Chounet等(1999)利用混合有限元法对土壤中水流和热量运移进行模拟,提高了模拟精度,但所用模型是一个剖面的二维模型。

国内对地热数值模拟研究始于20世纪80年代后期,张菊明等(1982)用有限元法模拟了二维地热运移问题,并给出了有限元程序。李竞生等李竞生,王广才 1989.平顶山八矿热水补给来源及条件方式.煤炭科学研究总院西安分院科研报告.对平顶山地温场分别建立了二维和三维温度场数学模型,并采用有限元法求解,但是此模型仅是一个稳定的模型,并没有对水流场的变化规律进行研究。薛禹群等(1987)对上海储能试验建立了三维数学模型,且考虑了热机械弥散,但水流模型是一个稳定模型,用简单的解析表达式代替水流模型,没有考虑水密度随温度的变化和水动力黏滞系数随温度的变化。张菊明(1994)建立了三维地温场数学模型并提出了有限元解法,但没有考虑水流方程。胡柏耿胡柏耿.1995.地热田中的传热传质研究.北京:清华大学博士学位论文.采用二维双孔隙介质模型模拟了地热田中传热和传质过程,并分别模拟了西藏那曲地热田和羊八井地热田的热质运移规律。任理等(1998)用交替方向有限差分法研究了土壤二维水热运移规律。何满潮等(2002)首先研究了地下热水回灌过程中渗透系数变化规律,然后针对单井、对井回灌过程中渗流场的动态变化建立了地热回灌渗流场数学模型,推导了渗透系数恒定与变化不同条件下的单井、对井回灌的理论公式。

国内外专家对于专门针对水源热泵的地下水热运移也进行了一定的模拟研究。Gringarten等(1975)对地下水均匀流动条件下的含水层热能采集进行了理论研究。通过对边界条件的简化和进行适当的条件假设,建立了对井系统的热传递数学模型,并利用该模型对不同给定条件下的热突破事件进行了定量评价,为法国的对井采能系统的合理布局设计提供了有效的指导。为了定量评价目标含水层系统中热量的运移特征,从而指导采能系统的设计,Wiberg应用有限单元法,对单纯的热传导和传导-对流并存两种不同假设条件下,理想含水层系统中地温场的分布特征进行了对比模拟研究。根据美国威斯康星州的供暖和制冷负荷要求,Andrews(1978)应用二维有限元模型,定量评价预测了水源热泵利用对地下温度场的影响。模拟结果表明,与区域地下水处于静止状态的情况相比,当区域地下水以一定的速度流动时,冬灌井周围的温度降幅相对较小,而影响半径有所增加,并且温度扰动带沿水流方向发生一定的偏移。Rahman(1984)通过对含水层条件进行假设,建立了对井回灌系统的模拟模型,并对不同的回灌量、含水层厚度、初始储层温度和井距影响条件分别进行了定量模拟研究。研究结果表明,除回灌量和井对之间的距离外,含水层厚度对热突破的时间影响比较显著;而含水层的储水率和渗透系数对热突破事件的影响并不显著。为了确定开采井群和回灌井群之间的合理布局,Paksoy(2000)应用CONFLOW程序,对含水层采能过程中热锋面的运移特征进行了定量模拟研究。通过限定开采井和回灌井的水位变幅,同时确保不出现热突破,最终确定上述约束条件下开采井群和回灌井群之间的最小距离。Tenma建立了一个理想的对井模型,利用FEHM软件对不同的开采与回灌量、水井滤管长度与位置和运行周期情况进行定量对比模拟。研究结果表明,前两个因素是控制模型温度变化幅度的主要影响因素。在国内,辛长征等(2002)利用美国地质调查局编写的HST3D程序,对一典型双井承压含水层的速度场和温度场进行了全年运行模拟,由于程序的限制,模拟时采用全年固定流量和固定温度的办法。周建伟等(2008)利用基于HST3D的Flowheat程序对武汉市某地下水源热泵系统进行了模拟,并对布井方式和抽灌组合的合理性进行了分析。张昆峰等(1998)模拟了大口径井水源热泵的冬季运行工作情况,结果表明,大口径井中的井水流动为均匀下降。

二、国内研究现状及发展趋势

1.早期热泵的应用与起步阶段(1949~1966年)

相对于世界热泵的发展,我国热泵的研究工作起步约晚20~30年左右。20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1956年吕教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。20世纪60年代,我国开始在暖通空调中应用发展热泵,并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了《简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖》;1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器;1965年天津大学与天津冷气机厂研制成功国内第一台地下水热泵空调机组;1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所共同合作,进行干线客车的空气/空气热泵试验;1965年,由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组,根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程,这是世界首创的新流程;重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体,开发出中国品牌的地源热泵系统,已建成多个示范工程,越来越多的中国用户开始熟悉热泵,并对其应用产生了浓厚的兴趣。

我国早期热泵经历了17年的发展历程,度过一段漫长的起步发展阶段。其特点可归纳为:①对新中国而言,起步较早,起点高,某些研究具有世界先进水平;②由于受当时工业基础薄弱,能源结构与价格的特殊性等因素的影响,热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢;③在学习外国基础上走创新之路,为我国今后热泵研究工作的开展指明了方向。

2.热泵应用与发展的停滞期(1966~1977年)

这一时期正处于“十年动乱”期间,在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态。该期间没有一篇有关热泵方面的学术论文发表和正式出版过有关热泵的译作和著作等;国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会,也没有派人参加过任何一次国际热泵学术会议,与世隔绝10余年。只有原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导的科研小组在1966~1969年期间,坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作,于1969年通过技术鉴定,这是在“文革”时期全国唯一的一项热泵科研工作。而后,哈尔滨空调机厂开始小批量生产,首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工车间,现场实测的运行效果完全达到(20±1)℃,(60±10)%的恒温恒湿的要求.这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。

3.热泵应用发展的复苏与兴旺期(1978~1999年)

1978~1988年,我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。在此期间,为了充分了解国外热泵发展的现状与进展,大量出版有关著作,国内刊物积极刊登有关热泵的译文,对国外热泵产品进行测试与分析,积极参加国际学术交流。同时,一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一,于1987年率先在上海成立合资企业。

1989~1999年期间,我国热泵又迎来了新的发展历程。在我国应用的热泵形式开始多样化,有空气-空气热泵、有空气-水热泵、水-空气热泵和水-水热泵等。在此期间国内已有国有、民营、独资、合资等不少于300家家用空调器厂家,逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系,且水源热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计,到1999年全国约有100个项目,2万台地下水源热泵在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组,90年代中期开发出地下水热泵冷热水机组,90年代末又开始出现污水源热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究课题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器,在国外技术的基础上有所创新。

1978~1999年,中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会在其主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。

1988年,中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材;机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》,1997年出版了蒋能照教授主编的《空调用热泵技术及应用》,1998年出版了郑祖义博士著的《热泵技术在空调中的应用》;1994年华中理工大学出版社出版了郑祖义著《热泵空调系统的设计与创新》。1989~1999年,正式发表有关热泵方面论文270篇,热泵专利总数161项,而发明专利为77项。这些教材、著作、译著和论文的出版,专利技术的应用,推动了热泵技术在我国的普及与推广。

4.热泵技术的飞速发展时期

进入21世纪后,由于城市化进程的加快,人均GDP的增长,拉动了中国空调市场的发展,促进了热泵在我国的应用,应用范围越来越广泛,热泵的发展十分迅速,热泵技术的研究不断创新。热泵的应用、研究空前活跃,硕果累累。2000~2003年,专利总数287项,是1989~1999年专利平均数的4.9倍。2000~2003年间发明专利共119项,是1989~1999年发明专利平均数的4.25倍。2000~2003年,热泵文献数量剧增,如2003年文献数是1999年文献数的5倍。全国各省市几乎都有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃,创新性成果累累。在短短的几年中有3项世界领先的创新性成果问世,包括:同井回灌热泵系统,土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统,供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统。

5.地源热泵的应用与研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。如北京工业大学对深层地热水进行了研究,并设计了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源热泵试验系统;哈尔滨工业大学的水环热泵空调系统应用基础的研究与评价,土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的数值模拟与实验研究,土壤源热泵系统中地埋管的热渗耦合理论与关键技术研究;湖南大学建设了水平埋管土壤源热泵系统等。另外,青岛建筑工程学院、山东建筑工程学院、上海同济大学、天津商学院、重庆建筑大学等大学也进行了该方面的研究。近年来国内数所高等院校开展了土壤源热泵系统和水源热泵系统的试验研究,并取得了一些重要成果。

目前,我国浅层地热能的开发利用研究发展很快,经过近二十几年的研究和开发,热泵技术在我国已取得了很大进步,尤其是地源热泵技术发展迅速。已经初步建立了各类地下水源热泵系统的水源井施工技术和技术要求,井群设计和计算方法、水质评价和处理方法及环境评价方法等。

截止到2008年10月底,我国浅层地能应用面积超过1×108m2(《地源热泵》杂志2009年5月刊)。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等地。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场(馆)、医院、展览馆、军队营房、别墅和厂房等,应用前景广阔。

6.浅层地热能的开发利用与发展趋势

浅层地热能的开发利用涉及城市能源结构、环境保护和提高人民生活质量的重大课题。特别是浅层地下水源热泵和土壤源热泵的可再生能量采集系统是解决上述重大课题的关键,其能量采集基本不受使用地域和四季气候的影响。浅层地热能作为建筑物的冷热源初始采集更具有推广价值。

浅层地热能的开发利用不仅受到学术界和企业界的关注,政府也更加重视。《中华人民共和国可再生能源法》明确指出:国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设。该法的实施为浅层地热能的调查、评价和开发提供了强有力的依据和保障。国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会,并编制出台浅层地热能勘查评价规范,做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。近年来,随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度,实现节能减排目标,国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广,财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。各地也相继出台支持开发利用浅层地热能项目。如2006年5月31日,由北京市发改委联合市水利局、国土局等9个委办局联合发文对采用地下水源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米35元的标准进行补贴,对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米50元的标准进行补贴;沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内,对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物,原则上都要采用地下水源热泵技术规划研究。

进入21世纪,伴随中国经济的迅速发展,人们对生活品质和舒适性要求的不断提高,城市能源结构的改变,建筑市场的巨大,为浅层地热能开发利用技术的推广创造了前所未有的机遇。国内在热泵理论研究、试验研究、产品开发和工程项目的应用诸方面都取得了可喜的成果。

目前,我国已经建立了比较完善的开发利用浅层地热能的工程技术、机械设备、监测和控制系统,但回灌技术中的水质控制和回灌对储层及用水管的影响评价,堵塞井的处理技术,对井群采灌系统温度场、化学场和压力场的模拟计算方法,参数采集方法等尚在研究之中。

地热资源世界上最古老的能源之一。据测算,地球内部的总热能量,约为全约煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量,相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。 关于地热的来源,有多种假说。一般认为,地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能,其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应,岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中,这些热能的总量超过地球散逸的热能,形成巨大的热储量,使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。 现已基本测算出,地核的温度达6000°C,地壳底层的温度达900-1000°C,地表常温层(距地面约15米)以下约15公里范围内,地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异,接近平均增温率的称正常温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿,深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。 普查勘探地热资源,一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。近年来红外线遥感技术在勘查中取得显著效果。20世纪末,地热资源的开采对象,主要是埋藏浅、热储量大、有流体(地下水或人工灌水)把热能传引到地表的湿地热田。干热岩地热资源和低温湿地热田的开发利用处在研究试验阶段。 中国的地热资源丰富,有悠久开采历史,以往主要利用温泉洗浴治病。1970年后,在广东丰顺、河北怀来、天津和西藏等地曾进行地热发电、建筑物采暖、农业温室采暖、温水育种、灌溉等多方面试验性开发工作,取得一定成果。如此“学术”价值几何?评《地热资源及其开发利用和保护》兼评《云南省志第25卷温泉志》作者:愤怒的北大人 据《地热能》杂志报道:《21世纪可持续能源丛书》新闻发布会于2004年12月在北京召开。当前,我国的可持续发展面临国内优质能源资源不足、能源环境问题突出等严峻挑战,该套由化学工业出版社出版的丛书包括新能源和可再生能源在内共计11本。中科院王大中院士在丛书的序中指出:“在我国能源领域中,这套丛书在深度和广度上都达到了较高的学术和实用价值”(司士荣、刘时彬,2005)。本文所评的《地热资源及其开发利用和保护》(以后简称为《刘书》)就是丛书之11本之一,由刘时彬编著,全书310页,装帧漂亮,图文并茂,售价42元。但就其学术水平而言却只能用3字概括:低水平。它表现在下面几方面。 一、 剽窃之大作 低水平首先表现在:该书作者充分利用了“编著”的“编”字,剪刀加浆糊,拼成了他的大作。当然,现在是处于计算机时代,剪刀与浆糊都不必用了,只要一台计算机就行。总体来说他的剪切是相当大胆的,相当数量的段落是从别的书中一字不拉、一连数页地照搬过来,而且不注明出处。如该书中3.4.1‘什么是地热田’一节从P.102-104,基本是抄自阿姆斯特德1973年所写的《地热能》一书的中译本(1978)第54-56页。该书中3.4.2节‘高温地热田形成特征和条件’,基本抄自黄尚瑶等1986年所写《火山温泉地热能》一书的第81页。3.4.3‘著名高温地热田’一节从105页至108页基本抄自《地热能》一书的第60-62页。其中美国盖色尔斯地热田和日本大岳地热田图文完全一样。3.5节‘板内地热活动带的形成和分布’抄自《火山温泉地热能》一书的第89-90页。3.6节‘世界著名的中低温地热田’中介绍了3个实例,其中匈牙利潘诺宁盆地一段是抄自《地热系统》,而巴黎盆地和西西北利亚盆地抄自《火山温泉地热能》一书的第92-94页。5.4.4节‘微地震观测’一节从第173-178页抄自《腾冲地热》第200-208页。5.4.5节的‘地球物理勘探应用成果示范’其中‘美国加里福尼亚梅萨地热异常’一小节是照抄克鲁格尔和奥托于1973年合作的《地下热能(资源,生产,人工激发)》的中译本(1978)第70-75页。9.3.3节‘腾冲水热活动今昔’一节分数段抄自《腾冲地热》第四章的64-67、69-70、74-79页。仅此节就抄了12页。 除了上面所说的大段大段地抄袭之外,一些章节是从数篇文章组合而成。如9.4节‘地热与北京2008年奥运会’抄自2002年《北京地热国际研讨会论文集》中三篇文章,即由宾德智等的《北京地热资源》(抄自《论文集》169-175页)、高建柯的《北京奥林匹克公园简介》(抄自《论文集》145-146页)和徐光辉的《北京奥运公园地区地热地质条件的地球物理论证》(抄自《论文集》180-185页)组合而成。 另外一种抄袭方式则是将几篇文章选择一些段落交替着抄。如1.7节火山喷发一节是交替抄袭黄尚瑶等所著《火山温泉地热能》和廖志杰所著《中国的火山温泉和地热资源》的有关段落组合而成,其中提及世界火山的分布那一部分,所用插图是采用《火山温泉地热能》的,文字描述是采用《中国的火山温泉和地热资源》的。 仔细看来这本书90%是抄袭别人的劳动成果,抄袭分量之大在近年来是罕见的,特别是现今强调“尊重知识产权”的情况下,依然大胆犯案,是可忍,孰不可忍? 《刘书》的最后也有参考文献,共49件,至于正文中那些段落参考了那些文献,作者是讳莫如深,由读者自己去猜吧! 二、陈旧的资料 低水平还表现在资料的陈旧。现在是21世纪了,本书属于“21世纪可持续能源丛书”的十一本书中之一本,可是所用的资料基本是70年代的。例如,高温地热田所用的三个实例:美国加里福尼亚的盖色尔斯地热田、日本九州的大岳地热田是全文抄袭1973年阿姆斯特德的《地热能》一书的描述;至于对于意大利拉德瑞罗热田的认识在90年代已经发生很大的变化,1995年出现的最新认识是有人认为该热田的形成与变质核杂岩有关,而本书作者则丝毫未提及。关于低温地热田本书中介绍了三个实例:匈牙利潘诺宁盆地、法国巴黎盆地和俄罗斯西西佰利亚盆地,潘诺宁盆地的资料摘自1981年出版的《地热系统》一书,而巴黎盆地和西西佰利亚盆地的介绍则完全抄袭自1986年出版的《火山温泉地热能》的第91至95页。在该书中,巴黎盆地的资料是引自1974年的《巴黎地热》,而西西佰利亚盆地的地热资料是引自1971年玛夫林茨基所发表的《苏联褶皱和地台区的热水》一书,因此,其原始资料都是70年代的。 加上前节所述该书第5.4.5节地球物理勘探应用成果示范一节中范例之一美国加里福尼亚东南部梅萨地热异常一段连图带文字则照搬自克鲁格尔和奥托在1971年合作的《地下热能(资源,生产,人工激发)》的中译本的第70-75页。三、低劣的知识 作者知识水平的低劣最充分地反映在第5章《如何找地热资源》这一章内,一方面表现在作者不了解当代应用地热学的发展现状;另方面暴露出作者缺乏一些最基本的地热知识。这一章的基本架构雷同于黄尚瑶等所作科普著作《火山温泉地热能》的第四章,同时也参考了《地热系统》一书中由伦贝所写的第三章“地热资源勘探”。现表列如下:_________四、糊涂的概念 前节中提到的将“摩尔”与“毫克当量”等同,就是概念糊涂之一例。在书中绝非仅此一例。在《刘书》的第97页,有这样一段奇文:“高温地热区都集中分布在相对比较狭窄的地壳活动带附近,而低温地区则集中分布在板块内部。不过板块内部区域也偶见一些高温地热区的出露,这是由于板内局部存在有特殊热源—岩浆囊等所致,诸如我国西藏羊八井热田,美国夏威夷群岛等。”请问作者:西藏羊八井是归为板缘还是板内呢?羊八井与夏威夷有着同样的构造背景吗? 在《刘书》的第99页作者探究了“板缘地热活动带的形成和分布”,把全球的板缘地热带划分为4个大带和3个亚带,即:1、环太平洋地热带,包括:东太平洋中脊地热亚带;西太平洋岛弧地热亚带;东南太平洋缝合线地热亚带。2、地中海-喜马拉雅地热带。3、红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。4、大西洋中脊地热带。 这个划分是抄袭自《火山温泉地热能》的第78页,该书的作者不是学构造地质出身,错误的将东南太平洋的只有大洋壳的纳兹卡板块与具有陆壳的南美洲板块的聚敛带称为缝合线,而《刘书》的作者丝毫不察,照样抄来,也不可原谅。至于所谓红海-亚丁湾-东非裂谷地热带是冈瓦纳古陆上的阿法尔三联接点发育成的三条裂谷,它们并非连接成带,而是排列呈“Y”字形。红海和亚丁湾是将阿拉伯板块与非洲板块分开的两条裂谷。而东非裂谷则是从三联接点向西南伸的一支,发育在非洲板块之内,怎能说是板缘地热带呢?五、错误千出的专著 这是刘时彬的另一本大著,但不归他一人负责就是了。《刘书》的参考文献第6条为:“吴光范,任湘,刘时彬,梁乃英主编,云南省志•温泉志。昆明,云南人民出版社,1999。” 该书的正确名称应该是:《云南省志•卷25•温泉志》(简称《滇温泉志》)。需要说明的是,该书第一作者吴光范当时是云南省人民政府秘书长,后为省人大副主任,无疑是出版该书的财东;任湘是中国能源学会地热专业委员会的主任,当时正主持“八五科技攻关”中的地热研究项目,常到云南工作。因此,能够出版此书应赖于此两人的筹划与拍板。而主要的执行人应该是刘。因为《滇温泉志》全书304页中有242页(即80%)是照抄佟伟等主编的《腾冲地热》和《横断山区温泉志》。为了剽窃的方便,在《滇温泉志》的作者名录中也将佟伟拉入其中。 说《滇温泉志》是一本错误千出的专著,绝对没有贬低之意。现将主要问题列举如下:1、大的硬伤有8处之多。(1)《滇温泉志》第166页第18-23行为重印物。其中第18行至第21行的前半节,已经见于第165页的倒数1-4行,它们是描述石竹坝温泉的,不应该在描述硫磺塘老滚锅段落中再出现。(2)《滇温泉志》第166页第21行后半段至第23行则是第15-17行的重复。不过第15行是以“据《光绪腾越乡土志》云:”开始;而第21行后半段则改为“光绪《腾越乡土志》:”开头。(3)《滇温泉志》第167页第18-21页与第24-27行是完全一样的。讲的是热海第4区的“种磺地面”的一片不毛之地。而第18-21行是放在热海第3区硫磺塘大滚锅的末尾,根本放错地方。(4)《滇温泉志》第167页的第13-17行与第28-30行是重复文字。第13-17行描述的是硫磺塘大滚锅温泉水的化学分析结果。而第28-30行则是描述热海第4区种磺地面的温泉水化学组分。真是乱点鸳鸯谱,种磺地面是一片蒸汽地面,无法取水样,那来的分析结果。就把大滚锅水样的分析结果搬来了。为何第13-17行为5行而第24-27行只有3行呢?因为后者只有元素符号,没有元素名称。(5)《滇温泉志》的腾冲温泉名录中丢失了“玛玉窝澡塘”温泉。须知玛玉窝温泉是腾冲四大名泉之一,在明朝的《景泰云南图经金腾两指挥使司志》和稍后的《天启滇志》就有报道。《滇温泉志》的作者在抄录《腾冲地热》的第三章时将“玛玉窝”抄丢了,而没有发现。(6)。《滇温泉志》第163页瑞滇地热田第三区项目内,将“温泉水化学组分:水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁、锂、铷、铯、铵、碳酸根、重碳酸根、氯、硫酸根、氟”等组分全丢光了,只剩下“溴、碘、二氧化硅、偏硼酸、砷和水型”诸项。(7)《滇温泉志》第270页福贡县罗底热水塘条目,其泉水化学组分项目中,只剩下:水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁。余下(锂以后11项)的都抄丢了,抄袭的东西也丢三拉四。(8)《滇温泉志》的第272页的第8-19行的“红石岩温泉” 条目与第273页第20-31行的“河西澡塘”为同一个温泉。它们除了名字不同外,经纬度、描述、化学组分都是一样的。此外,不同之点还在:第272页“红石岩温泉” 条目末尾两行云:“1994年《横断山区温泉志》把温泉区定名为“河西温泉”,本书据1991年《兰坪白族普米族自治县地名志》载文,将它更名为红石岩温泉。” 第273页的“河西澡塘”条目中没有这两行字,但是,在泉水化学组分栏目中增加了地球化学温标温度,遗憾的是将“TNK(钠钾温标)”写成为“TNK(克氏氮量)”,真是令人难解。2、不该有的错误(1)“硫酸根”变成为“硫酸”;“二氧化硅”变成为“氧化硅”。 前面曾经提及,《滇温泉志》的温泉条目百分之八十是抄自《腾冲地热》和《横断山区温泉志》,但是为了去掉抄袭之嫌,不得不有所变动。变动之处在于:《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两书中的温泉水化学组分栏中只有化学元素符号,没有化学元素名称。《滇温泉志》就在每个化学元素符号之后的括号中加入元素名称。这样一加就露馅了。《滇温泉志》全书收录的水化学数据达600多套,其中大约有608套含有SO4和SiO2,它们的元素名称都写成“硫酸”和“氧化硅”,因此,在书中的错处就达1216处。所以,说本书“错误千出”,绝不冤枉。但是,需要说明的是:在书的首页“编纂说明”中谈到水化学分析结果的表示时,其元素符号和元素名称是完全对应的,是书中唯一没有错误的一处,意味着“编纂说明”是由另一作者起草的,只是正文的作者并不依从。也应当指出“编纂说明”也有毛病:没有说明水化学组分的单位为毫克/升,矿化度单位为克/升;另外,重碳酸根(HCO3)写成NCO3,未予校正,也不应该。(2)书中多处将硫磺气味和硫化氢的分子式写成“HS气”。(见于第20页、39页和302页)。恐怕这是初中的孩子们都不会犯的错误。(3)作者对什么是“游CO2”和“CO3”是分辨不清、搞不明白的。有时将“游CO2”的名称标为“碳酸根”(见于14、40、41页);有时将“游CO2”的名称标为“碳酸”(见于第15页);“CO3”之后大部分未标中文名称(与其他元素的表示方法相背);有时在“CO3”之前加“游”字,变成“游CO3”,(见于64、73、74、82、92、93、212、217、638、642、644页);更为奇特的是,有时“CO3”的中文名称标为金属“钴”,(见于268、578、579、580、583、584、585、586、598页)。将《横断山区温泉志》中的某些泉的“CO3”抄袭时改成“游CO2”(50页)。(4)错字太多,未加校正。有的影响文章的性质。如第168页热海地热田的狮子头的酸性水酸碱度实为3?1,书中则写成“8?1℃”。第244页的小定西沸泉温度为95℃。书中则写成“59℃”。许多地方将河岸写成河岩。不通的句子太多,如:泉水系石灰系灰岩(9页)、泉水之东北向断层系导热断层(33页)、水清澈见底为石灰岩(102页)、泉口喷涌的泉水饱和温度似沸水(132页)、泉水沿安山应为玄武岩缝隙溢出(280页)、地下水的来源为C级Cm1l与D3zg灰岩补给,受西部构造影响而成(289页),上面这些话,你懂吗?不一一列举。(5)地质上非规范化术语比比皆是。如:石炭系灰岩写成石炭纪灰岩(应该写“系或统”的地方写成“纪或世”,数不胜数)、泉水出露于正常(应为长)岩断裂带上(35页)、储热层时代为砂岩(40页)、受N字型地层之阻后溢出(41页)、围岩性质为岩性砂砾岩、基岩粉砂岩(42页)、地热北高南低(45页)、中温断裂型温泉(56页)、砂岩积石奠砂岩(66页)、围岩性质为绢英片岩变质岩(93页)、三叠世石灰岩(120页)、围岩性质为断裂带(299页)等等,不一一列举。此外地质年代的符号乱写;水化学类型有的用汉字,有的用英文,有的干脆不写,体例不统一。这些现象可能意味着作者似乎未受过系统的专业知识的训练。(6)“编纂说明”中云:“任湘教授和刘时彬教授于1993年3月向云南省人民政府提出报告。指出温泉志的编纂必将为云南省的新能源领域提供一份翔实的资产清单…。”“于1996年4月初稿完成,编辑的温泉名录共905条。”“概述”一节中云:“全省温泉区1015处。”可是在《刘书》的附录的“表1 云南省各县市温泉分布和分类统计表”中,总计856处。三个数据中,到底哪个数据对?真把人弄糊涂了。 这样的错误其实都是低级的错误。作者们的责任何在?责任编辑的责任何在?出版社领导的责任何在?到底谁该负责呢?六、一点闲话 呜呼!像这样满目疮痍的学术著作,近年来实属罕见。何况是“志书”,要流芳百世的呢!笔者真不知道作为地方当局父母官的《滇温泉志》第一作者看过该书的草稿否?当他手捧装帧漂亮、图文并茂的成果、细读之后察觉漏洞百出后真不知是怎样的感觉。笔者也敢于相信被列为《滇温泉志》作者之一的佟伟教授是绝对没有看过该书的草稿的,因为这位被公认为治学严谨北大教授绝对不会让这样稀松的烂稿过关。其实该书的操作者真正想要的只是“佟伟”这两个字,而不想要真神来把关。有了这两个字,就可以将《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两本书的其他作者撇掉;有了这两个字,就可以将横断山区地热调查的组织者中科院综考会晾到一边。这样就可以将众多人的成果为少数人所占有。笔者倒是不知道云南人民出版社的负责人看到他们的产品是怎样的感觉,他们可能会奇怪:“北大的教授怎么是这样的水平?” 《滇温泉志》最终弄成这样。北京大学的刘时彬教授到底要负多大的责任,我们局外人不得而知。从《滇温泉志》的“编撰职名”中撰稿人共10人,其中:北京大学地质学系:刘时彬、佟伟;中国能源研究会:任湘;云南省地质矿产厅:丁建博;云南省地名委员会:梁乃英等二人;云南师范大学两名;云南省人民政府两名。在主编中作为第三位,在撰稿人中作为首位的刘时彬,难免其咎。据闻:刘时彬中学毕业之后就到北京大学工作,70年代起为北大地质学系地热研究室成员,1976年起参加青藏高原科考队,吃苦耐劳、工作积极、累有著述。90年代起在中国能源研究会地热专业委员会先后担当副秘书长和秘书长,在任湘主任的麾下,车前马后,积极努力,敢于负责。90年代中期,北京大学将其职称提为“高级实验师”。“尺有所短、寸有所长”,术业有专攻,一个人总是有所长,也会有不足之处。刘时彬的缺点在于研究水平不高,而又不肯下功夫去钻研。科学是来不点半分取巧的,是要经过长期的工作一步步积累的。当然,今天的社会太过浮躁,人们又都过于注重名声。古人说:人贵有自知之明。在基础研究方面的不足,必然导致缪误百出的编抄。而如此学术专作,又有何价值?只能令人齿冷。望诸位学者同仁,做文做事做人意在专心如一,方不为虚名所累。

陈建平

(北京市国土资源局)

摘要:2008年北京奥运,引发了一场绿色革命,国人对改善环境保护环境的意识空前提高,并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运,北京市采取措施,大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源,本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。

引言

北京市开发利用地热资源(温泉)历史悠久,利用地热进行采暖已经多年。1999年时,为了改善环境、支持申奥,大力改善能源结构,地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划,得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时,浅层地温的利用、研究,在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果,进一步扩大了地热资源利用的范围。

深层地热:指传统意义上的地热,国际规范温度大于25℃。地热有多种形态,其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源,是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功,对改善能源结构、发展可再生能源,将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上,以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面,也具有十分重要的意义。

示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区,6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖,彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题,实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标,有效保护了地热资源。项目的试验的成功,受到市政府的高度重视。

浅层地热:是低温地热能的另一种形式,它涉及从地下常温层以下至一定深度以内(北京地区约为150m以浅)的浅层地热资源,包括土壤中和地下水中的热能等,大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上(特别是接近地表)的土壤地层中,还包含太阳能辐射到地表所形成的热能,优点是利用中操作简单、投入较少,但这部分辐射热能受外界条件的影响较大,不很稳定,其热能利用的效果与热量储量不能与地热(包括地温)相比。

国际上热泵技术的利用发展已经数十年,国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来,北京地区热泵技术利用发展较快,从2000年开始到2004年,仅3年多的时间,全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例,说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明,它将在未来推动我国低品位能源的应用。

1 国外地热能利用的发展情况

1.1 法国

深层地热:法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主,法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而著称;两口地热井在地面上相距10m,但在千余米地下的距离,可达400~1000m;1998年的统计资料,巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行,至2005年时数量略有减少。

浅层地热:对于更低温的地热能,法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台,钻井仅几百米深,地下水温可达到23℃,被用于地热供暖系统。

1.2 德国

深层地热:德国地热利用以采暖为主,特点是:建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电,引用了“季节特性系数”,即供热量与消耗电量之比,一般为5~7的范围;此外,全年热量输出的85%使用地热,全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源,主要解决峰值供暖负荷。到2002年,已有9个集中供热站,其地热井深度从1100~2400m不等,总供热量136MW。用于采暖、温室等;

浅层地热:德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵,供采暖之用;地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器,或地下水换热器等;据介绍,仅德国北部,就有有4.5万根地下换热器。据报告,到1999年底止,德国全国至少安装有1.8万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管,如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器,推算1999年底之前,德国应至少有5.4万根的地下换热器。

德国的供暖系统,习惯于使用热水/冷水供热制冷;德国的供暖水温标准是75/65℃,采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调,土壤温度靠自然恢复,冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃,负荷侧温度38℃,所以其热泵COP值也达4以上。

2 国内地热利用的发展情况

2.1 地热供暖

传统意义上的低温地热水的概念是:温度范围从25~90℃,主要来自深部地层。

20世纪70年代开始,北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40~60℃范围,所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中,为达到供暖效果,依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制(建筑结构、保温质量、供暖管道材质等),往往在最冷天时室温不够高,供暖效果经常不能保证,或者需要进行调峰处理。

随着近代建筑节能技术的发展,居住建筑供暖热指标已逐渐下降(约20W/m2左右),因此进一步降低供暖水温度,成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步,如采用冷热两用型的风机盘管机组,可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右,甚至更低。30~35℃的地板采暖供热温度,也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。

因此,北京地区40~60℃的地热水,也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展,将会很大程度的利用35~40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中,低温地热能的利用,会占越来越大的比重。

2.2 地热热泵

地热热泵,按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度,可以分为两种类型:冷热两用型热泵、升温型热泵;

35℃,是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度;其负荷侧供回水温度,冬季50/43℃,夏季7/12℃;北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初,引进了当时北京第一台国外厂家生产的,能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验;后来又在中试工程中,和大型工厂工程进一步使用,都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法,在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。

55℃,是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度;升温型热泵,仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃,也可以为75/65℃,70/60℃以满足民用采暖的需要。

经在某工程测试的数据计算,热泵运行最低效率为2.7~3.4。

2.3 地热的梯级利用

不论是哪种温度的地热水,梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用,就是按照用户终端需要的供热水温,从高到低排序;高能高用,温度适用,分配得当,各得其所,通过梯级利用,可有效提高地热资源利用率。

北京申办2008年奥运会成功以来,由于地质勘查钻井技术的进步,大大加强了钻井的能力与深度,北京地热水的温度有了新的提高,最高达到89℃。

当然,不论地热水提供的温度多高,供暖所需温度和用户所需要的水温,仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步,有助于进一步提高地热资源的利用率。

2.4 地热梯级利用的实例

根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结,该校使用地热供暖的初投资,与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当;而运行费用,经在2002,2004年两次分别复测,总效率约在5.79~6.54范围内;费用低于天然气。

在北京热泵技术的应用研究与发展中,研究工作已有10多年的历史。据不完全统计,水源、地温热泵的利用发展超过一般的想像,仅在北京地区及周边,已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上,除一般用于小型别墅外,一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验(初步试验的效果理想)。

3 国内浅层地热能供热的发展

3.1 技术可靠性与基础工作

在土壤源热泵系统的设计中,从土壤中吸和放的热量一定要平衡,才能保持可靠、稳定的运行,因此,逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡,以及冬夏季峰值负荷不平衡,超过一定限度时,会出现一些问题,比如:在冬天,热泵水源侧温度达到-2~-4℃,低于设计值,这时,热泵制热量减少,结果可能不能保证供暖温度;而在夏天,由于夏季负荷过大,热量散不出去,水源侧水温升得很高,会造成热泵停机。这时,就得要考虑辅助一个冷却塔;如果用户要求只需供热,不需供冷;或要求只需供冷,不需供热;则在使用这种系统时,要有足够的补救措施。

地热供暖及各种热泵供暖系统,梯级利用的方案示意图如下:

浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集

大地导热系数包括:塑料管材,回填料,土壤在内的综合的导热系数,还与现场的土壤含水量等因素有关,也只能在现场测定;研究表明,仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说,其数量级可以由0.4W/(m·℃)至6.0W/(m·℃),随其密度及湿度有所不同;常遇到的土壤材料的导热系数,会相差两倍以上;如果大地导热系数相差两倍,在一定的条件下,设计管长,可以减少大约20%;同时,在提高回填材料的导热系数上,多年来国外都做了不少改进。

大地导热系数的测定,要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理,大地导热系数模拟装置已测出多种数据;该装置由北工大地热供暖课题组,在研究工作中,自行研制、设计和施工;经过了实验检验;并且经改进后,还扩大了其功能。

3.2 合理的热泵选择

一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素,进行合理的选择,已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。

二是按照低的进水温度选热泵,以免制热量不够;由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明,该热泵水源侧供水温度3.9℃时的制热量,比14℃时的制热量,大约小一倍;并且样本上说明,不鼓励在该低温工况下运行。

三是要选能承受冬季的低温,夏季的高温的土壤源专用热泵;能承受水源侧进水温度-5℃,和43℃的热泵;不仅在自控上体现了保护温度的不同,在制冷系统上,还应该有必要的措施。

3.3 严格的施工技术

(1)要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料:例如,热泵主机的性能稳定,U型管的底部接头、双U型管的上部接头等,是导致水流阻力加大的主要部位。

(2)井孔的回填材料和方法:回填材料影响导热系数;要使用砂浆泵加压灌浆法,可以保证较高的导热系数。

(3)施工单位要有相应的资质,施工人员(包括电熔焊工和下管,回填工)要进行培训,并有合格证书。

(4)杜绝低劣,粗放的设计,施工工艺,才能保证效果。

3.4 长期的效果监测

根据大地导热系数的测定结果,在设计、工完成后,可以进行使用20~50年的效果模拟预测,主要是确定热泵水源侧,冬夏的最高,最低温度的逐年变化;这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化;一般说,当冬夏热冷负荷基本一样时,水源侧的冬夏的最高,最低温度也还会逐年上升,这对于北方的供暖有利。

3.5 规范化管理和许可证制度

国家应制定统一标准,包括:地埋管的钻孔,设计,施工规范等。我国是一个大国,任何事情,无序发展,势必造成混乱;由于钻孔的高利润,只要买个小钻机,个体的钻孔很容易实现;据调查,有的工地,钻孔的斜度,可以与相距4~6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程,如果无序进行,对于其他地下设施,势必会造成影响;

政府有关部门,应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一,热泵技术的发展(包括土壤源和地下水源等)应在浅层地温条件调研的基础上,由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理,应制定法规,以规范这一技术的有序发展。

对于土壤源热泵系统,可能带来的土壤环境保护问题,应有所准备;要有序钻孔,以保护一个清洁的地球。

4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策

4.1 深层地热

为科学引导地热的发展,北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点,一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理,实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知,支持地热供暖项目的发展,但要求采取回灌措施,保证将采暖弃水进行回灌;强调温泉休闲度假旅游项目的发展,按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用,实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设,提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万,按规划目标,总建筑面积约500万m2,当地地热埋深2000m,可打出70℃左右、日采3000m3地热水,具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖,可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。

4.2 浅层地热

浅层地热的开发利用,需要具备一定的地质和水文条件,才能取得较高的效率,达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理,规范开发中的市场行为,应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查,并在调查的基础上,划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围,编制相关的发展规划,以便引导浅层地热能科学合理的利用。

4.3 地质环境的监测

加强对浅层地热利用的管理和规范,特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测,十分重要,应引起有关部门的足够重视。

4.4 发展前景

鉴于改善能源结构和节约资源的需要,北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用,提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出,完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标,在市发改委的牵头下,市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策,加强对地热与浅层地温资源利用的支持,引导地热于浅层地源热泵项目,给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下,北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。

参考文献

[1]丁良士等.从深层到浅层地热供热/制冷看北京2008奥运场馆能源建设.2003

[2]北京市地质矿产局地热处.北京市地热资源2001—2010年可持续利用发展规划.1999

[3]陈建平.北京地热资源管理研究.2002.北京地热国际研讨会论文集,北京:北质出版社,273~283

冬季供暖问题引发的环境污染论文

随着冬季的到来,各地气温都明显的有所下降,特别是我国的北方地区。当寒冷的冬季来临,为了有一个舒适的工作和生活环境,北方地区必须进行必要的采暖。伴随着北方地区供暖季的到来,雾霾的情况进一步加剧,燃煤会导致大气污染并危害公众健康,在东北一些供暖较早的城市,已经出现了雾霾加重的情况。特别是进入冬季采暖期后,城中村和城边村取暖时低空排放和无组织排放行为,对大气污染影响较大。

中国气象局数据显示,2013年以来,全国平均雾霾日数为4.7天,较常年同期偏多2.3天,为1961年以来最多。由中国社会科学院、中国气象局联合发布的《气候变化绿皮书:应对气候变化报告(2013)》中的数据显示,我国雾霾天成因呈明显的季节性,冬季里霾的天数占全年霾天总数的42.3%。

冬季供暖对空气的污染贡献很大

1、大量使用燃煤

中国是燃煤大国,煤炭在能源消耗中占了70%左右。现在东北地区主要的供暖方式还是燃煤统一供暖,能源结构非常单一,一次能源燃煤消耗比重再80%,比全国平均水平高10%。而且燃煤过滤运行的人效率很低,大概为60%,比先进国家低15%到20%。

2、环保除尘设备没有实质性投入运行

众所周知,燃煤取暖会产生大量的二氧化硫和粉尘颗粒。2011年6月,有媒体报道称,2010年中国工业锅炉燃煤排放二氧化硫约1000万吨、氮氧化合物约200万吨、粉尘约100万吨、废渣约9000万吨,是仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源。

供暖造成污染最主要的原因是供暖企业50%的环保除尘设备没有发挥作用,90%的脱硫设备没有实质性的投入运行,这些企业某种程度上微利甚至亏损经营,无力承受国家现行排放标准所需环保设施的运行成本。

特别是城市周边、城中村中大量未实现集中供热的区域,这些区域大部分的供热源还是来自于小型燃煤锅炉, 这些燃煤锅炉基本没有安装环保除尘设备,燃烧后的烟雾直接排入空中,对大气的影响非常大。

这个自己要去观察

冬季供暖对空气的污染:1、大量使用燃煤,据有关统计数据显示,2011年我国北方城镇供暖能耗为1.66亿吨标准煤,相当于6座三峡大坝年发电量。2、环保除尘设备没有实质性投入运行,供暖企业50%的环保除尘设备没有发挥作用,90%的脱硫设备没有实质性的投入运行,这些企业某种程度上微利甚至亏损经营,无力承受国家现行排放标准所需环保设施的运行成本。因此,要减少集中供暖对环境的污染,就要从根源上减少甚至避免使用燃煤的方式供暖,可以采用环保清洁的新能源供暖。1、南方完全可以采用太阳能采暖。太阳能采暖的根本在于保暖,现在很多建筑不是很保暖,即使采暖也会造成很大的能源浪费,因此太阳能采暖以微排五净四微系、微排墙、微排阳光房等形式实现增强外墙保温为主要太阳能采暖措施,太阳能热水工程循环采暖作为辅助绿色能源方式。只有在特例情况下(低于5%)绿色能源实在不能满足时,才考虑用常规能源(电能、燃气、油等)作为最后的辅助能源。2、北方采暖应开源与节流并重。北方冬天室外温度较低,建筑能耗比较大,因此本区域内可以采用微排阳光房这种被动采暖方式,通过玻璃采光和增强外墙保温来实现被动采暖并降低建筑散热,降低整个建筑的采暖用能,另外还有增加太阳能热水工程循环采暖作为主要供暖,如果建筑没有做外墙保温,还可以对建筑围护结构进行专业的外墙保温处理。这样可以极大的降低能耗,可以降低辅助能源的使用比例。同时,为了保证光照不好而又寒冷的天气条件下的舒适效果,建议配备辅助能源,可考虑用常规能源(电能、燃气、油等)暖气片或者锅炉来作为最后的辅助能源。

浅析大气环境污染与防治措施摘要:文章浅要分析了造成大气环境污染问题的原因,简要介绍了大气污染物的种类,提出了防治大气污染的几点措施,主要有改革工艺和设备;对燃料进行选择和处理以及改善燃烧方法;开发废气净化回收新工艺,化害为利,综合利用;采用高烟囱排放;城市绿化。关键词:大气环境;污染防治;废气净化;环境绿化;环境保护某些物质进入大气或水体中会对人类和生态平衡产生不良影响,这些物质被认为是污染物。引起大气污染的物质,按其来源可分为两大类:其一来自自然界,如狂风席卷的沙土,火山爆发喷出的灰烬和二氧化硫,森林大火产生的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫和碳氢化合物,雷电产生的臭氧等;其二来自人类活动,包括生产和生活所产生的气体。一、大气环境污染大气中主要的环境污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子状污染物、酸雨等。(一)二氧化硫(SO)二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生,其次是来自自然界,如火山爆发、森林起火等产生。二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性,可损伤呼吸器管,可致支气管炎、肺炎,甚至肺水肿呼吸麻痹。短期接触二氧化硫浓度为0.5毫克/立方米空气的老年或慢性病人死亡率增高,浓度高于0.25毫克应方米,可使呼吸道疾病患者病情恶化。长期接触浓度为0.1毫克,立方米空气的人群呼吸系统病症增加。(二J氨氧化物(NO J大气中含氮的氧化物有一氧化二氮(N)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO)、三氧化二氮(N0)等,其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮,以NO(氮氧化物)表示。N0污染主要来源于生产、生活中所用的煤、石油等燃料燃烧的产物(包括汽车及一切内燃机燃烧排放的NO);其次是来自生产或使用硝酸的工厂排放的尾气。(三)粒子状污染物大气中的粒子状污染物数量大、成分复杂,它本身可以是有毒物质或是其它污染物的运载休。其主要来源于煤及其它燃料的不完全燃烧而排出的烟尘、工业生产过程小产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风的扬尘等,以及气态污染物经过物理化学反应形成的盐类颗粒物。(四)酸雨指降水的pH值小于5.61]-,j".降水即为酸雨。煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素;其次气象条件和地形条件也是影响酸雨形成的重要因素。降水酸度pH<4.9时,将会对森林、农作物和材料产生明显损害。二、治理措施我国正处于工业现代化阶段,在控制大气污染方而宜采取综合防治措施,这些综合防治措施可归纳为下列几个方面:(一)改革工艺和设备首先考虑采朋无害工艺和改革设备结构,使之不产生或少产生污染物质。例盘lll,钢铁工业中炼焦生产,以于法熄焦代替湿法熄焦,这不仅从根本上解决了娴尘对大气污染和废水排放的问题,而且还可以回收余热川_丁发电。过去氯乙烯生产采Hj的是乙炔与氯化氢在催化剂氯化汞作用下的加成反应,现在则大力推广应用以乙烯为原料的氧氯化法,以避免汞污染,并减少氯化氢的排放量。氯碱厂液氯工段用冷却法液化时,必须排放一部分惰性气体,其中含有一定数量氯气,造成大气污染,现可采取以吸收和解吸方法代替冷却法米减少污染。f二)对燃料进行选择和处理以及改善燃烧方法我国煤炭生产已有一定的洗煤能力。民用炉灶和没有脱硫设备的工厂.燃烧低硫、低灰分煤将对环境保护起到很大作用。许多发达国家为了达到燃料低硫化,正在推进煤的气化币¨液化以及重油脱硫的技术丌_发。围内针对民用锅炉和中小型采暖锅炉燃烧型煤做了不少工作,取得了很好的效果。燃烧型煤不仅可以降低二氧化硫和烟尘的排放量.还可以提高燃烧效率,节约大量燃料。(三)开发废气净化回收新工艺,化害为利。综合利用化害为剁,综合利川是我国治理环境污染的方针。一般说来,排放的有毒气体都是有价值的生产原料。可足由于排放的废气量大、浓度低(与原料气相比),净化回收在技术经济上有~定困难,因此,废气往往被排放掉。生产设备的密闭操作或采用新的废气净化同收工艺流程可为综合利用创造有利条件。例如冶炼厂回收二氧化硫废气制硫酸已取得明显的经济效益;氧气顶吹转炉炼钢采用炉口微差压控制技术,保证对煤气在未燃状态下除尘以回收煤气作为燃料;对于铝电解槽产生的氟化氢烟气,大型中心加料预焙槽密闭操作为干法净化回收氟提供了良好条件等。实践证明,有毒废气净化回收能达到减少空气污染和资源再利用的目的。(四)采用高烟囱排放一78一同等的有害物排放量,由于向大气『{1排放的方式不同,大气污染所造成的影响也不相同。虽然高空排放有毒气体可以降低地面上的浓度,但它并不能减少大气中有害物量。改善烟气扩散的具体措施是建造高炯囱或增大烟气的出口排放速度,从而把有毒气体送至高空进行扩散稀释。烟气在大气『f1的扩散与当地的气象条件、逆温情况、地形地物等因素有关,烟囱高度是在保证污染物最大落地浓度不超过允许值的条件下根据烟气扩散规律确定的。当前,对于某些低浓度废气,从技术经济上分析.采用高烟囱排放以减轻大气污染可能是实用、经济的方法。(五)城市绿化众所周知,植物在保持大气中氧与二氧化碳的平衡以及吸收有毒气体等方面有着举足轻重的作用。地球上绝大部分生命依赖大气才得以生存。绿色植物是主要的氧气制造者和二氧化碳的消耗者。地球上大气总量约为5Pt,氯气的60%来自陆生植物,特别是森林。1万m常绿阔叶每天可释放700kg氧气,消耗1000kg-"氧化碳。按成年人每天呼吸需要氧气0.75kg,排出二氧化碳0.9kgi-r算,则每人应拥有lOm嘛林或者50m长良好的草坪。植物还有吸收有毒气体的作用,不同的植物可以吸收不同的毒气。植物对大气飘尘和空气II|放射性物质也有明显的过滤、吸附和吸收作用。植物吸收大气中有毒气体的作用是明显的,但当污染十分严重,有害物浓度超过植物能忍受的限度时,植物本身也将受害,甚至枯死。从这方面来说选择某些敏感性植物又可起到毒气的警报作用:三、结语环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响,如沙漠化、森林破坏也会给生态系统和人类礼会造成问接的危害,有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大,也更难消除。例如,温室效应、酸雨和臭氧层破坏就是南大气污染衍生出的环境效应。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性,往往在污染发生的当时不易被察觉或预料到,然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步,所以对大气污染应i亥进行提前防治。参考文献I1J贺彩霞,冉茂盛.环境污染与经济增长——基于省际面板数据的区域差异研究IJJ冲国人口、资源与环境,2009,(2).I2J安笑兰.环境污染导致畸形儿的新信息【Jj.中国优生与遗传杂志,2005,(9).【3】都东明,崔华华.陕西省工业“三废”排放的环境库兹涅茨曲线特征及原因探析田.科技管理研究,2008,(8).[41陈俊.略论环境污染侵权责任制度的完善【J】.陕西农业科学,2005,(4).【5]李国柱.经济增长与环境污染:基于面板数据单位根的研究IJ1.石家庄经济学院学报,2007,(3).【6J闫新华,赵国浩.经济增长与环境污染的VAR模型分析——基于山西的实证研究….经济问题,2009,(6).

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