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地热能论文

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地热能论文

能源开发利用会对环境产生不同程度的不利影响。下面我给大家分享一些能源与环境科技论文范文,大家快来跟我一起欣赏吧。 能源与环境科技论文范文篇一 能源问题\环境污染与“节能减排” 摘要:本文就能源危机和环境污染现状做了阐述,并就如何尽快的转变生产方式、生活和消费方式,如何让节能减排成为全社会的自觉行动作了总结。 Abstract: This paper energy crisis and environmental pollution are described in detail on how the changes as soon as possible modes of production, living and consumption patterns, how to make energy conservation a conscious action of society as a whole are summarized. 关键词:能源危机 环境污染 节能减排 Key words: energy crisis environmental pollution energy conservation 一、能源概述及能源问题 能源 凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动,统称为能源。人们在日常生产和生活中,需要各种形式的能量,例如,在高炉中熔化铁矿石需要热能,开动机器需要机械能,使用电器需要电能等等,总之,人类的生产和生活与能源息息相关。 世界能源问题 从长远和全球的观点来看,所谓“能源问题”,就是化石能源短缺或接近枯竭的问题,确切地说就是“石油问题”。 什么是“石油问题”? 若突然截断石油来源,很多国家的经济将处于瘫痪状态。没有人比日本人更能理解什么是“石油问题”和石油究竟意味着什么,因为其99%的石油消费都依赖进口,而几乎所有的工业产品甚至日用品都与石油密切相关。 能源危机对中国的冲击“中国能源问题,已经到了牵一发而动全身,不改革没有出路,很难委曲求全的时候了。” 20世纪90年代初期,我国的能源尚可自给自足,因为我国有自己的煤,自己的油田,丰富的水能资源以及生物能源(主要是沼气)。目前比较普遍的看法是,油价上涨也并不会影响中国经济的总体平稳增长。然而, 若无远虑,必有后患。 目前我国的单位GDP能耗高出世界平均水平70%, 单位建筑面积采暖能耗比发达国家高出2至3倍,石油对外依存度接近50%,石油进口量仅次于美国。根据国研中心的研究报告,到2020年,中国的石油需求量的下限为4.5亿吨,上限为6.1亿吨,而预计届时国内的产量只有1.8亿到2亿吨,这就意味着中国石油对海外资源的依存度至少将达到55%以上,与目前美国58%的对外依存度大体相当。显然中国的能源和部分矿产资源对外依存度很高,已经严重约束中国经济可持续发展。 二、环境污染 环境污染是指人类向环境中排放废弃物的数量超过了环境的自净能力而引发的环境问题。例如,工业“三废”不加处理排放到大气、江河、湖海和土壤中,造成大气污染、水污染、土壤污染;人们生产和生活产生的大量垃圾,造成固体废弃物污染;交通、工厂等造成的噪声污染;放射性泄露产生的放射性污染等等。 中国环境污染问题 城市是人类对环境影响最深刻、最集中的地方,也是环境污染最严重的地方。世界上10个污染最严重的城市中,中国占了5个。为此付出的代价是:据我国专家偏保守的估计,每年由于环境污染和生态破坏所造成的经济损失高达2000亿元。据流行病学调查,我国空气污染导致呼吸系统疾病发病率的归因百分比为30%以上。 噪声和固体废物污染有待解决。全国的城市道路交通噪声声级基本在70――76分贝之间;据40多个城市监测,92.8%的城市交通噪声平均声级超过70分贝的极限值;多数城市环境噪声污染状况也呈逐渐恶化趋势,全国2/3城市居民在噪声超标环境下工作和生活。我国工业固体废物的产生量和堆存量以平均每年2000万吨的速度增长。1992年工业固体废物产生量达到6.2亿吨,堆存量达到59.2亿吨,占地5.5万公顷。城市垃圾以每年10%的速度增加,1992年达到8262万吨,造成垃圾包围城市的严重局面。固体废物中含有各种有毒有害物质,扬尘污染大气,渗滤液污染地表水和地下水,堆存物污染农田,造成土壤质量下降,并成为重大的环境隐患。 三、中国应对能源问题和环境污染的措施――节能减排 与国际经济接轨,中国面临巨大压力。中国经济的高速发展取得了令世界瞩目的成就,但同时也令人担忧――发展中消耗了太多的能源和原材料。 比如,中国创造1万美元价值所需的原料,是日本的7倍,是美国的近6倍,或许更令人尴尬的结果是,比印度还多3倍。这种增长基本上是靠外延扩大再生产,靠拼资源、拼能源取得的。这种以高物耗、高能耗、粗放经营为特征的传统发展模式,如不彻底改变,既难以持久,也无法同他国竞争。面对越来越严峻的能源问题和环境污染,我们必须要有措施和对策。 第一、开源。我们的煤炭储量很丰富,但要提高其开发利用的技术,提高能源利用效(中国每吨标准煤的产出效率仅相当于美国的28.6%,日本的10.3%),这些资源更不能再廉价出卖,因为它是非可再生资源,储量也是有限的;大力发展水电和生物能等可再生的能源,我国水能资源蕴藏量达6.8亿千瓦,居世界第一,但绝大部分还未开发利用,生物能的利用率还很低,中国农村的麦杆等农业副产品基本上是放火烧掉了,这样既浪费能源又污染环境;大力开发利用太阳能,它是一种洁净的可再生能源,对太阳能的开发利用将可能是摆脱能源危机的最终出路。 第二、节能减排,实施清洁生产和提倡文明消费 我国作为一个发展中的国家,不能盲目地跟随西方工业化国家利用化石能源发展工业,不能盲目地加速地增加私家汽车……,否则,中国必将提前遭受能源危机的冲击!只有实施清洁生产和大力提倡文明消费,走可持续发展的道路才是我们必然的选择。 公众既是消费者,又是生产者,也是环境的管理者。实现可持续发展的目标,意味着一场深刻的变革,是人们世界观、价值观和道德观的变革,是人们行为方式的变革,公众是否愿意接受并积极参与,是实施这些变革的必要条件。如果13亿中国人每人少用一双一次性木筷,一张白纸,一张贺年卡,全国加起来将是多么巨大的数字,相当于保护多大的一片森林!如果全国照明灯具全部改换成节能灯,那么全国一年可节电约600亿度,而要生产这么多电,则需要300亿公斤煤炭。推进节能减排,仅有政府的积极推动和引导,广大企业的落实是不够的,还需要社会各界,特别是全体城乡居民的支持和参与! 让我们每一个公民行动起来,从我做起、从点滴着手、从现在做起、从身边做起,为实现国家的节能减排目标作出自己的贡献,共同创造更加节约、更加洁净、更加文明的可持续发展的美好生活。 能源与环境科技论文范文篇二 能源开发利用与环境污染问题的分析研究 [摘要]能源开发利用会对环境产生不同程度的不利影响。我国能源环境问题法律规制的现状与缺陷,我国能源环境问题已成为亟待解决的现实和战略问题。通过分析目前我国能源开发利用中的环境问题的法律规制的现状,指出其缺陷,并提出了一系列的完善措施。 [关键词]能源 环境问题 法律规制 环境污染 [中图分类号] X502 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-3-211-2 随着我国全面建设小康社会步伐的加快,对能源生产和能源消费会有更高的要求,能源需求的持续快速增长必将使我国的环境保护面临更加沉重的压力。由能源开发利用导致的能源环境问题既是我国当前面临的现实问题,也是影响我国长远发展的战略问题,是我国实现可持续发展的基础和重要保障之一。法律作为现代社会权威、有效的社会调整方式,在此问题的解决上理应发挥重要作用。 1能源开发利用对环境的不利影响 (1)石油和天然气勘探开采与利用对环境的不利影响。油田勘探开采过程中的井喷事故、采油废水、钻井废水、洗井废水、采出水回注的污水排放;气田开采过程中产生的地层水,含有硫、卤素以及锂、钾、溴、铯等元素,其主要危害是使土壤盐渍化;油气田开采过程中的硫化氢排放;炼油废水、废气(含二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、烃类、一氧化碳和颗粒物)、废渣(催化剂、吸附剂反应后产物)排放;海上采油影响海洋生态系统,石油因井喷、漏油、海上采油平台倾覆、油轮事故等原因泄入海洋,对海洋生态系统产生严重影响;在交通运输业,机动车尾气等造成大气污染,排放一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等污染物等。 (2)煤炭的开发利用对环境的不利影响。煤炭在开采过程中会造成矿山生态环境的破坏,对生物栖息环境造成影响,此外还产生地表的破坏,引起岩层的移动、矿井酸性排水、煤矸石堆积、煤层甲烷排放等。煤炭燃烧过程中产生大量二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烟尘和汞等污染物,是造成大气污染和酸雨的主要原因,煤炭燃烧同时也排放温室气体,造成全球性环境问题。 (3)水电开发对环境的不利影响。水电是一种相对清洁的能源,但其对生态环境和水环境仍有多方面的不利影响。主要表现在:截流造成污染物质扩散能力减弱,水体自净能力受影响;淹没土地、地面设施和古迹,影响自然景观;泥沙淤积会使上游河道截面缩小,河床抬高,下游河岸被冲刷,引起河道变化;改变地下水的流量和方向,使下游地下水位升高,造成土壤盐碱化,甚至形成沼泽,导致环境卫生条件恶化而引起疾病流行;建设过程采挖石料和填土,破坏自然环境。 (4)核能开发利用对环境的影响。核能对环境的影响主要来自两个阶段:核燃料生产和辐射后燃料的处理。由于人类无论何时何地都处于各种来源的天然放射性辐射之中,通常燃料生产过程的放射性污染较轻,一般不构成严重危害。 (5)可再生能源开发利用对环境影响的不利影响。可再生能源开发利用整体上较传统化石能源来说,更加清洁安全,但是开发利用可再生能源仍然会带来一些环境问题。 2我国能源环境问题法律规制的现状与缺陷 为了有效地控制能源活动对环境的不利影响,解决能源环境问题,我国制定了一系列的法律、法规来加强对能源活动的管理。 2.1能源开发利用中的环境问题的一般法律规制现状及其缺陷。 (1)法律规制的现状。环境立法。通过相关环境立法,我国已形成了一个比较完善的能源环境的基本法律制度体系。电力立法。电力是由一次能源转化来的优质二次能源,是当今世界上应用最广泛的一种能源。电力行业是环境污染的重要产生源泉,作为规范电力建设、生产、供应和使用活动的电力立法,其中也必然涉及环境保护的规定。 (2)法律规制的缺陷。一些实践中与能源行业密切相关的行之有效的管理手段如总量控制、排污权交易、生态补偿等还有待进一步法制化,为其施行提供更多的法律支撑。我国在能源立法的问题能源环境问题的法律规制上还做的远远不够,其根源在于我国能源立法的极度弱化。仅仅依靠环境立法中的一些普适性规定是远远不够的。 2.2石油天然气开发利用中的环境问题法律规制现状及其缺陷 (1)法律规制的现状。目前我国没有专门的石油天然气法,也没有系统规范石油天然气开发利用的环境保护的专门法规,相关规定散见于其他相关法律法规中。 (2)法律规制的缺陷。其缺陷主要包括:立法不健全,空白较多;现行规定过时,亟待修改;多头管理,执法不力。 2.3煤炭开发利用中的环境问题的法律规制现状及其缺陷 (1)法律规制的现状。我国《煤炭法》第十一条确立了“开发利用煤炭资源,应当遵守有关环境保护的法律、法规,防治污染和其他公害,保护生态环境”的基本原则。目前煤炭开发利用中的环境保护并没有专门的法律法规予以规范,有关立法散见于相关法律法规及规范性文件中。 (2)法律规制的缺陷。以上法律规定对减少煤炭勘探开采对生态环境的破坏、降低燃煤污染尤其是二氧化硫污染起到了重要作用,但在体系上与具体制度上还存在着很多缺陷。 2.4水电开发中的环境问题法律规制现状及其缺陷 (1)法律规制的现状。水电开发对保证能源供应、改善能源结构、减少污染都起到了十分重要的作用。水电开发与环境保护的对立与协调成为非常具有争议性的问题。水电是利用水能进行发电,因而属于可再生能源。 (2)法律规制的缺陷。我国针对水电开发环境保护的立法还处于严重缺位的状态。就最为关键和重要的管理制度――环境影响评价制度而言,现行的立法技术性规范居多,缺乏明确的监管、程序、责任追究等规定,导致该制度的执行在实践中遇到很大的困难。 2.5核能开发利用中的环境问题法律规制现状及其缺陷 (1)法律规制的现状。核能开发利用中的环境保护主要是放射性物质环境污染的防治问题。 (2)法律规制的缺陷。期主要问题是:立法空白;现行立法文件的问题。 2.6可再生能源开发利用中的环境问题法律规制现状及其缺陷 (1)法律规制的现状。可再生能源相对传统化石能源来说属于清洁能源,但是其开发利用仍可能会带来一些环境问题。 (2)法律规制的缺陷。加强开发利用的管制仍然很有必要。根据前面对法律规制的现状分析,我国目前在这一领域的主要问题就是立法空白较多,生物能、海洋能、地热能等新能源开发都缺乏必要的专门规定,有可能导致开发的混乱和无序,污染和破坏环境。 3我国能源环境问题法律规制的完善 3.1完善相关环境及能源立法,加强能源环境问题的一般法律规制 (1)完善有关环境立法。我国有环境保护基本法《中华人民共和国环境保护法》在法规体系建设上,应制定国家环境保护的基本法―《国家环境政策法》,并通过制定生态保护法律法规及完善现有污染防治法律法规,构建比较完善的生态保护与污染防治并重的法律框架。 (2)完善有关能源立法。能源是环境问题中最难解决的问题,而环境则是能源问题中最难解决的问题,只有实现能源法与环境法更紧密的结合,才能有效解决能源环境问题。因此,未来我国应对其予以足够的重视,加强完善相关立法。 3.2完善石油天然气开发利用中环境问题的法律规制 加强石油天然气的开发利用对我国能源安全具有决定性的战略意义,相应地我们也应更加关注其开发利用中的环境保护问题,完善立法,提高执法水平。 3.3完善煤炭开发利用中环境问题的法律规制 煤炭在我国能源结构中占有主体地位,随着我国经济社会的快速发展,能源需求急速增长,煤炭高强度开发,煤炭开采过程中的环境破坏日益严重,燃煤排放的二氧化硫等污染物大幅增加,已经成为我国环境问题的重中之重。 3.4完善水电开发中环境问题的法律规制 从世界范围看,促进水电发展都是能源发展战略的重要一部分。在我国的现实国情下,水电建设仍是我国国民经济的重要基础事业,对社会经济发展起到重大支撑作用。在水电开发中切实保护生态环境,通过生态环境保护促进水电建设的健康发展,特别是以科学的发展观为指导,建立与生态环境友好的水电工程建设体系,是实现水电开发与生态环境保护协调发展的正确途径。 3.5完善核能开发利用中环境问题的法律规制 积极推进核能开发利用,是我国重要的能源战略,而“安全第一、质量第一”一直是我国核工业发展的指导方针。 3.6完善可再生能源开发利用中环境问题的法律规制 为了避免无序发展,破坏环境,立法应当具有一定超前性,未雨绸缪,对开发利用的环境保护问题予以一定规制。未来我国可以考虑从以下几个方面逐步予以完善:利用可再生能源发展基金推动开发利用可再生能源环境友好技术的发展;适当的时候由国务院出台或者国家发改委、国土资源部、水利部、农业部、海洋局、环保部等联合出台《可再生开发利用环境保护管理条例(办法)》,就该问题作系统规定;制定可再生能源开发利用环境影响评价的相关标准、导则,完善环评制度;地热能开发利用及潮汐电站建设运行对环境的不利影响较大,未来应重点加强这方面的研究,适时出台相关的环境保护管理规定;利用政策引导、资金、技术支持等手段推动农村新能源的发展,减少高污染、低效率的秸秆、薪柴等的直接燃烧利用。看了"能源与环境科技论文范文"的人还看: 1. 关于科技论文范文 2. 环境治理优秀论文范文 3. 有关保护环境论文范文 4. 关于节能环保科技论文 5. 建筑节能新技术论文范文

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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。

地热能研究论文

未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖据7月号《大众科学》(注:中文版《科技新时代》)报道,石油价格一路上扬,“石油危机”成为目前最流行的词汇,很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问?石油总有一天会耗尽,这毫无争议,但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例,美国科学界从石油危机中看到的不是绝望,而是能源的复兴,他们认为,美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了,而美国已经具备了相关的技术,只要再进一步开发,美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。一 利用风能地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。二 取消电网现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?三 混合燃料汽车美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。”四 制造质量更好的乙醇今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物,美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。五 利用太阳能明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电,然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步,终有一天这个设想一定可以变为现实。六 制造氢能源氢能源的潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料,今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得,但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国,未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。七 利用海浪能发电美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量,其中大约有八分之一可以开发利用,同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中,欧洲一直走在世界的前列。今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中,一般露出水面,一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15,000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛,这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天,在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525,000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明,布设足够多的涡轮机将可以为8,000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限,但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向,这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场,这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说:“我们可以称它为月亮能,风时有时无,但从现在开始至未来的1000年,月亮和潮汐会始终存在。”八 向地下要能源美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说:“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5,000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用,这些能量正在被白白浪费掉,现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉,一旦开发成功,将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。九 开发垃圾燃气自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物物质,当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖,烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材,但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中,气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体,这种气体可以在锅炉中燃烧,或可以替代涡轮机中的天然气,这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电,整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。十 节能从我做起回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可以充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以从我做起,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。

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。

地热能论文答辩ppt

关于答辩PPT的制作,有很多不同的说法,有的人觉得很简单,而对于有些人来讲却很有难度,别人轻轻松松就能搞定的PPT,自己花了很多时间,却做得还不咋样,其实,不管做什么样的PPT展示内容,一定不能喧宾夺主,那么我们应该怎样才能做一个简单漂亮的PPT呢?

1、首先要对论文答辩的要求做一个了解,一般答辩PPT都会有明确要求的,知道要求自然就能很好的把握学校的标准,然后开始制作PPT。

一般答辩大会通常是由各院系论文辅导老师组成的,可以借鉴一下各老师们日常上课的PPT风格,以及他们PPT色彩的搭配是怎样的。答辩大会通常都是在院校的会议室举行,跟日常上课所用的设备相差无几,只要稍微看起来是比较舒服,一般不会有什么大问题。

2、要确定答辩PPT的主题,在通过答辩对象和环境的分析,我们可以确定PPT的主题,背景的颜色可以使用白色,这样就非常的简单,并且可以利用学校的校徽作为主色,字体就使用微软雅黑,也可以尝试下思源黑体、冬青黑体。

3、可以按学校要求制作PPT,如果学校没有要求,那可以根据自己的喜好来制作,只要倾向于学术研究一般问题不大,但是,大部分学校都是有PPT参考模板的,也就是学校的PPT封面、目录、过渡页,封面上面,除了一些常用的字体外,一般还会放一个学校的logo就去,或者是学校的一些具有标志性的图标;目录的话可以使用上下排版的方式,把下面的部分分成两排,因为你的目录如果超过五个部分的话只有一排就会显得太拥挤,为了平衡可以加上第六点,所以这种环绕型的排版适用于偶数的分块目录页;过渡页其实起了一个承上启下的作用。

4、答辩PPT要注意的东西,理清你的论文结构是否制作PPT的前提必要工作,如果使用了特殊字体的话,可以把字体嵌进PPT里面,但是这样就无法修改了,也可以把字体和PPT一起安装到答辩的设备里面去,这样就可以进行修改。答辩PPT一定要提前的去调试,导出来一份图片版的PPT会更加的保险。

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1、首先,PPT封面应该有:毕设题目、答辩人、指导教师以及答辩日期;2、其次,需要有一个目录页来清楚的阐述本次答辩的主要内容有哪些;3、接下来,就到了答辩的主要内容了,第一块应该介绍课题的研究背景与意义;4、之后,是对于研究内容的理论基础做一个介绍,这一部分简略清晰即可;5、重头戏自然是自己的研究内容,这一部分最好可以让不太了解相关方面的老师们也能听出个大概,知道到底都做出了哪些工作,研究成果有哪些,研究成果究竟怎么样;6、最后,是对工作的一个总结和展望。7、结束要感谢一下各位老师的指导与支持。

答辩的ppt做法如下:

一、步骤

1、PPT的首页应该封面,上面的信息需要包括你的姓名,学院班级,以及指导老师等各种基本信息。

2、第二页就应该是你的课题来源,你所写的论文是根据什么来撰写的,来源于哪里。

3、第三页就是目录,整个论文的框架,以及论文的组成章节的部分。

4、第四页就是论文的主要研究内容,它是研究哪一块的,主要研究什么,它的重难点。

5、第五页,就应该是根据第四页的内容或者它研究的重难点,而提出的需要解决的问题,或者方案。

6、最后就是论文的结论,依据上面的重难点,根据自己平时所看,和自己的见解,总结的经验。

二、注意

1、选择PPT的背景不要太花哨。为了避免在PPT上大量复制word里的文字,很多时候,大家只是看图片上的数据,听你的讲解,并不仔细看ppt里的内容,但也要注意,ppt里没有错误。

2、逐条介绍内容概要,第一次接触文献报告者,一定要按照文献的顺序逐条了解,然后逐条解释,不要随意改变文献的顺序,否则很容易使自己迷惑,也让别人不知所云。

地热能论文参考文献

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

呵呵 你时不时做毕业论文 啊?正好我的毕业论文也是地热 我有篇英文 不过还没翻译出来你哦可以到 CAI等网站上检索一下 很好下的而且有很多资源。。。

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。

关于地热能研究的论文

未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖据7月号《大众科学》(注:中文版《科技新时代》)报道,石油价格一路上扬,“石油危机”成为目前最流行的词汇,很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问?石油总有一天会耗尽,这毫无争议,但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例,美国科学界从石油危机中看到的不是绝望,而是能源的复兴,他们认为,美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了,而美国已经具备了相关的技术,只要再进一步开发,美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。一 利用风能地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。二 取消电网现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?三 混合燃料汽车美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。”四 制造质量更好的乙醇今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物,美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。五 利用太阳能明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电,然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步,终有一天这个设想一定可以变为现实。六 制造氢能源氢能源的潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料,今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得,但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国,未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。七 利用海浪能发电美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量,其中大约有八分之一可以开发利用,同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中,欧洲一直走在世界的前列。今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中,一般露出水面,一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15,000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛,这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天,在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525,000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明,布设足够多的涡轮机将可以为8,000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限,但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向,这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场,这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说:“我们可以称它为月亮能,风时有时无,但从现在开始至未来的1000年,月亮和潮汐会始终存在。”八 向地下要能源美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说:“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5,000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用,这些能量正在被白白浪费掉,现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉,一旦开发成功,将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。九 开发垃圾燃气自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物物质,当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖,烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材,但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中,气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体,这种气体可以在锅炉中燃烧,或可以替代涡轮机中的天然气,这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电,整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。十 节能从我做起回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可以充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以从我做起,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。

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

呵呵 你时不时做毕业论文 啊?正好我的毕业论文也是地热 我有篇英文 不过还没翻译出来你哦可以到 CAI等网站上检索一下 很好下的而且有很多资源。。。

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