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地热供暖节能潜力与环境效益动态分析

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地热供暖节能潜力与环境效益动态分析α朱家玲　张凤山(天津大学地热研究培训中心,天津300072)文　摘:在地热供暖系统中,正确地计算或合理选取供暖指标,不仅是整个设计工作的重要环节,

也是有效利用已开发资源,达到节能、保护环境的一种重要手段。通过对大量动态数据的测试、分析与计算,总结了由于地热与燃煤锅炉在供暖方式上不同而对供暖效果的影响,提出了地热供暖进一步开发节能潜力的可能性。

关键词:地热供暖,供暖热指标,节能,热负荷,环境根据多年观测和经验发现,地热与锅炉(燃煤)在供暖方式上不同,主要是我国供暖运行机制及管理体制所致。地热供暖系统可通过整体的优化设计进一步达到节能、保护环境的目的。本文重点讨论地热供暖的特点及系统运行状况,并通过重点测试,总结通用类型建筑物冬季实际供暖参数范围,为地热供暖设计指标的选取提供参考依据。

1　地热供暖的特点地热供暖是以深部地下热水作为热源,通过间接或直接式供暖系统将热源输送到热用户。典型的低温地热供暖系统包括地热井、回灌井、井口设备、换热站、调峰设备。锅炉供暖与地热供暖(间供式)系统除了热源型式和由于低温热源对终端散热设备配置的要求不同外,其热力循环系统并无明显区别。地热是恒温可变流量热源,无论它的供暖系统是否采用变频调速装置,通常可保证连续供暖。而锅炉供暖受内、外因素影响较多,目前尚未达到普遍设置供暖自动调节装置的程度,是典型的量调节(变流量)或质调节(可调温)间歇供暖方式。所以,在热量均衡及热耗计算上,通常需采用一系列参数修正,以弥补间歇式供暖给供暖效果带来的负面影响。实现冬季室内热环境稳定的条件是遵循热平衡原理,即单位面积热耗等于单位面积所需热量,实现供暖居室的热平衡。现行的供暖设计方法是在建筑维护结构热工特性和卫生要求的条件下,以规范所规定的室外气象参数和热媒温度为依据计算出采暖热负荷,通常是在静态热平衡基础上计算的。但是,在实际供暖过程中,静态热平衡过程只是一个理想状态,除了室内环境变化,如人员状态变化等。室外温度变化则是影响房屋热损失不稳定的主要因素之一。因此,要保证室内温度基本恒定,供暖系统必须处于动态响应方式,达到随时调节供热量的目的。

　第21卷　第3期2000年7月 太　阳　能　学　报ACTAENERGIAESOLARISSINICA Vol121,No13July,2000

α本课题为天津市自然科学基金资助项目

本文1997206220收到

© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.地热供暖系统在井口通常配置变频调速装置,并以室外气象参数作为控制变量,调节地热开采量,以动态热平衡控制系统达到供热量与热耗相匹配要求,基本上避免“供大于求”造成的能源浪费或“供不应求”而达不到供暖标准的现象。

2　供暖热负荷计算目前我国集中供暖热负荷的计算方法主要是基于稳态传热原理,并就某些参数选取原则和各项修正进行了大量的研究与定量说明。供暖热指标是用于计算设计热负荷、确定热网规模的基础数据之一。因此,供暖热指标或计算设计热负荷与供暖系统的整体设计有着密切关系。211　单位面积热指标法单位面积热指标法最为常用,耗热量与建筑物的围护结构型式、保温特性、用途、体积、外形及所处地区的气象条件等有关。80年代国家曾制定标准设计规范,推荐不同建筑物采暖热指标,并通过计算设计热负荷,以确定供暖热网系统的规模。

q=QA(1)式中,q为采暖设计热指标(W󰃗m2),Q为耗热量(W),A为采暖面积(m

2

)。

采暖设计热负荷Q为Q=Gcp(tin-tout

)(2)

式中,G为流量(t󰃗h),cp为热水定压比热容(kJ󰃗kg・℃),tin、tout为进、出口水温(℃)。

该计算方法适用于已建成且运行的供热站,或者是在供暖参数已确定的情况下,通过对系统运行进行连续监测,获得大量的动态数据。当供暖面积一定时,利用式(1)计算出实际供暖热指标,以检验和评价系统能耗及供暖设计的合理性。212体积热指标法建筑物单位体积热指标定义为

qv=

Q

V(3)

式中,qv为体积热指标(W󰃗m3),V为建筑物的外轮廓体积(m

3

)。

q0

=　qv　tn-tw=QV(tn-tw)(4)

式中,q0为单位体积平均耗热量(W󰃗m3・℃)单位体积热指标与采暖室内外温差(tn-tw)之比,可计算建筑物计算温差(tn-t

w

)=1℃时

的单位体积平均耗热量,并可推算出当室温升高1℃时,供暖耗煤量将会增高5%左右;若再考虑由于供热负荷增加而增大热网投资,当设计不合理时,资金和能源浪费的问题会更加突出。213　供暖期累计供暖负荷累计热负荷采用度日值(H.D.D)方法计算。供暖期内建筑物累计热耗同样也由供暖期内

室外气温分布、供暖时间、供暖热指标等因素决定。根据《采暖通风与空气调节设计规范GBJ19287》,天津日平均气温≤+8℃供暖时供暖期为147天,供暖平均气温为013℃;另外考虑到冬季太阳辐射热和由于建筑物热惰性形成的室内储热,选取计算基准温度为+14℃。供暖度日值为

223太 阳 能 学 报21卷　© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.H.D.D=供暖天数×(基准温度-供暖平均温度)(5)

单位建筑面积采暖供热量为

Q=H.D.D

×

1tn-tw×q×24日×3600

小时(6)

Q总=Q×A(7)式中,tn为室内设计温度(+18℃),tw为室外设计温度(-9℃)。规范中的设计热指标是根据多年实践经验,综合考虑建筑物特性及外界条件总结出来的,

是建筑结构的特性参数。但根据我国目前的供暖机制及管理体制,设计热指标与供暖方式也存在一定的联系。因此从节能、经济效益角度分析,在选取供暖热指标时应予以考虑。3　测试环境及仪器天津市住宅小区地热供暖占地热利用项目比例较高,仅天津地区约有300万m2居民住宅采用地热供暖。因此,测试重点选择了紫金新里和三义庄保德里新区其地热供暖面积均在10-20万m

2。此外,还选择高层全封闭式星级宾馆进行测试,该类建筑物采暖要求高,特别是

全封闭建筑结构特性,室内环境要求定期、定量的新风补给,因此造成室内热量损失较多。先达酒店地热供暖面积约112万m

2

,终端设备采用空调风机盘管系统。年供暖周期长于居民住宅。

天津市图书馆冬季采暖由天津市环保局地热站提供热源。由于图书馆大厅及各阅览室人员流动性较大,也造成室内热量损失较多,也是地热供暖中较为典型建筑物之一。地热井口测试仪器采用专用的流量、温度、压力传感器,多测点数据采集;室内温度测试采用周记温度测量仪,并分别置于朝向不同的被测居室内,连续监测;采暖季室外温度测定数据由天津市气象局提供。4　测试结果分析411供暖热指标评价供暖热指标变化是衡量热网规模、能源分配合理性的标准之一。据调查,以下三个地热供热站在热网工程设计阶段,供暖热指标均参考使用常规标准设计规范。但是,在后期使用阶段,或多或少发现一些室温偏高、能源浪费的现象。测定与计算结果见表1。表1　地热供热站热指标测试结果

供热站名称供暖形式用途估算热指标q测试值设计工况q

1q1

󰃗q

紫金新里供热站地热住宅70311145100164

环保局供热站地热图书馆办公楼8349194316601469140178

(综合)先达供热站地热宾馆64149017

天津大学供热站锅炉住宅70461367180197

通过测试比较,用于居民住宅的设计供暖热指标与室外设计工况条件下实测热指标比值(q1󰃗q)相差约1󰃗3,测试结果见图1。虽然差异范围与当年室外气象条件有关,但根据当年室外

气象数据分析,基本上接近设计标准。估算热指标与实际利用情况存在一定差异的主要原因

323　3期 朱家玲等:地热供暖节能潜力与环境效益动态分析© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.是:

(1)由于建筑物热惰性及地热具有稳定连续供热的特点,室内环境温度相对稳定,能源消

耗与补充平衡。(2)我国制定的设计规范偏安全。

图1　天津市紫金新里1996-1997采暖季热指标 根据1996-1997冬季气象参数统计,室外日平均温度低于-9℃共4天,基本满足设计规范要求。紫金新里实测平均热指标为31W󰃗m2,折算到标准设计工况(-9℃)为45W󰃗m2,低于标准规范的最低值(46W

󰃗

m2);天大锅炉供暖实测平均热指标为

4613W󰃗m2,折算到标准设计工况(-9℃)为6718W󰃗m

2。由于两者均用于居民供暖,在计

算热负荷的方法和结果上具有可比性。天津市图书馆实测平均热指标是4919W󰃗m

2

,折算到标准设计工况(-9℃)为6914W

󰃗

m2。若按图2中温度区域来分析,当室外温度变化时,热指标随之变化,这种现象在采暖季初、

末期尤为明显。比较设计规范,测试结果6914W󰃗m2已接近设计规范上限,主要原因有两个:

(1)被监测室温偏高

除去由于运行系统故障等原因引起室温偏低的特殊情况外,被测室温几乎全部高出标准值。反映了由于热指标取值偏高而热网配置过大所造成热量过剩的问题。(2)天津市图书馆属于高档建筑,特殊部分已考虑全封闭结构,在设计中应考虑新风负荷

和风速影响所引起冷风渗透量变化等。由于这部分热耗未被考虑在规范定义的热指标内,其附加热量需按照设计要求,分别计算新风及冷风负荷。

图2　天津市图书馆1995-1996采暖季热指标图3　天津先达大酒店1996-1997采暖季热指标 先达大酒店采用的高层全封闭式建筑结构形式,标准设计工况-9℃下平均热指标为9017W󰃗m2,测试及计算结果见图3。412节能趋势分析从能耗角度分析,以紫金新里地热供热站为例,根据(6)、(7)可知,

当供暖热指标为70W󰃗m2时,Q=0145×10

6kJ󰃗供暖期.m2,Q总=90227×106

kJ󰃗供暖期

按实测供暖热指标值取45W󰃗m2时,Q=0129×10

6kJ󰃗供暖期.m2,Q总=58000×106

kJ󰃗供

暖期。

423太 阳 能 学 报21卷　© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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地热能的好处

地热能的好处

地热能的好处
地热能作为一种可再生能源和洁净能源，具有许多优点，主要包括以下几点：
1. 环保：地热能开发过程中不产生污染，相较于石油、天然气等传统能源，地热能更加环保。

地热发电过程中不产生废弃物，对环境友好。

2. 高效利用：地热能直接利用的热能利用效率高达50%~70%，远高于传统地热发电的5%~20%。

此外，地热能可以直接利用高温和中低温地热资源，应用范围广泛。

3. 节约成本：地热能开发时间短，投资相对较少。

与传统能源相比，地热能的成本波动较小，具有较高的经济性。

4. 随处可用：地热能在全球范围内普遍存在，地表下地壳有大量的自由热量，可以用来发电。

干热岩热源在世界各地随处可见，具有很高的开发潜力。

5. 家庭供暖和制冷：地热能可为房主提供供暖和制冷功能。

在冬季，地球表面作为太阳能电池板，热泵从地表吸收热量，用于房屋供暖。

在夏季，地球从房屋中吸收多余的热量，然后将凉爽的空气分配到房屋中。

6. 降低能源依赖：地热能可满足基荷能源需求，与风能、太阳能等其他新能源相比，地热能更为可靠。

7. 技术成熟：地热能的开发利用已有较长历史，包括地热发电、地热制冷及热泵技术都相对成熟。

8. 维护量小：地热系统移动部件少，维护成本较低。

9. 占地面积小：地热系统占地面积小，有利于城市规划和环境保护。

综上所述，地热能作为一种清洁、高效、可再生的能源，具有广泛的应用前景和诸多优点。

随着技术创新和政策支持，地热能的开发利用将在未来继续扩大，为全球可持续发展作出贡献。

地热能的开发与利用

地热能的开发与利用

地热能的开发与利用地热能是一种清洁、可再生的能源资源，具有巨大的开发利用潜力。

随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，变得越来越重要。

本文将从地热能的定义、特点、开发利用现状和未来发展趋势等方面进行深入研究，旨在探讨地热能在能源领域的重要性和潜力。

一、地热能的定义与特点地热能是指地球内部的热能资源，主要来源于地球内部的热核反应和地球表面的太阳辐射。

地热能具有以下几个特点：一是资源丰富，地热能是一种取之不尽、用之不竭的能源资源，具有较高的可再生性和稳定性；二是清洁环保，地热能开发利用过程中不会产生二氧化碳等有害气体，对环境污染较小；三是稳定可靠，地热能具有稳定的能源供应特点，不受气候和季节等因素的影响；四是多功能性，地热能不仅可以用于发电、供暖等领域，还可以用于温泉疗养、温室种植等领域。

二、地热能的开发利用现状目前，全球地热能的开发利用主要集中在几个地区，如冰岛、美国、菲律宾等。

冰岛是世界上地热资源最为丰富的国家之一，地热能在冰岛的能源结构中占据重要地位，几乎所有的暖气和热水都来自地热能。

美国是世界上地热发电容量最大的国家，地热能在美国的能源结构中也占据一定比重。

菲律宾是东南亚地热资源最为丰富的国家之一，地热能在菲律宾的能源结构中也占据重要地位。

在中国，地热能的开发利用也取得了一定的进展。

中国地热资源丰富，主要分布在西南、西北等地区。

目前，中国地热能主要用于供暖、温室种植等领域，地热供暖在西南地区已经得到广泛应用。

此外，中国还在积极探索地热发电等领域的应用，力争将地热能开发利用推向一个新的高度。

三、地热能的未来发展趋势随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，地热能的未来发展前景十分广阔。

未来，地热能将在能源领域发挥越来越重要的作用，成为一种重要的清洁能源资源。

在未来的发展中，地热能将主要体现在以下几个方面：一是技术创新，随着地热能技术的不断进步，地热能的开发利用效率将得到进一步提高；二是产业发展，地热能产业将逐渐形成完整的产业链，从地热勘探开发到地热发电等环节都将得到进一步发展；三是支持，各国相关部门将加大对地热能的支持力度，推动地热能的发展。

2024年家用地暖市场规模分析

2024年家用地暖市场规模分析

2024年家用地暖市场规模分析引言近年来，随着人们对室内舒适度的追求不断提升，家用地暖作为一种新兴的供暖方式逐渐受到了广大消费者的青睐。

本文旨在分析家用地暖市场的规模，并探讨其发展趋势。

市场规模分析1. 市场概况家用地暖市场是供暖行业中的一个重要分支，其主要以家庭住宅为消费对象。

随着消费者对舒适度和室内环境的要求逐渐提高，家用地暖市场规模逐步增大。

2. 市场规模趋势2.1 市场增长速度根据行业数据统计，家用地暖市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势。

市场规模年均增长率超过15%，表明消费者对家用地暖的需求日益旺盛。

2.2 区域市场分布家用地暖市场的发展呈现出较大的区域差异。

一线城市和新一线城市市场规模较大，消费者对品质和使用体验的要求更高；而二线城市和三线城市的市场规模逐渐扩大，潜力巨大。

2.3 产品价格趋势家用地暖市场的价格在不断下降，主要原因是技术进步和市场竞争的影响。

消费者可以更加容易负担得起高品质的地暖产品，进一步推动了市场规模的不断扩大。

3. 影响市场规模的因素3.1 政策支持政府在能源和环境保护方面出台了一系列的政策支持措施，鼓励居民推广使用地暖系统。

这些政策的实施促使了家用地暖市场的快速发展。

3.2 消费者需求消费者对室内舒适度和环保性能的要求不断提高，使得家用地暖市场得以蓬勃发展。

消费者对健康、环保、节能的需求推动了地暖市场规模的扩大。

3.3 市场竞争地暖市场竞争激烈，各家企业为争夺市场份额不断创新产品和服务。

这种竞争促使了市场规模的不断扩大，并带来了更多的消费者选择。

4. 市场发展趋势4.1 技术创新随着技术的不断进步，地暖系统的供暖效果和节能性能得到了显著提升。

未来，地暖系统将更加智能化、舒适化，满足消费者对品质生活的追求。

4.2 绿色环保环保成为现代社会的重要关键词，消费者对环保产品的需求不断增加。

地暖系统具有绿色环保的特性，在未来的市场中将占据更大的份额。

4.3 个性化需求消费者对个性化和定制化的需求日益增长，地暖市场也将朝着这一方向发展。

地热资源发电技术特点及发展分析

地热资源发电技术特点及发展分析

地热资源发电技术特点及发展分析一、地热资源发电技术的特点：1.资源丰富：地热能是一种可再生的能源，具有大规模和持久性的特点。

地球内部储存的热能巨大，具备广泛的应用潜力。

2.稳定可靠：与太阳能、风能等可再生能源相比，地热能是一种全天候、年代久远的可靠能源。

无论日夜、季节变化等自然因素如何变化，地热能都能稳定可靠地提供热能。

3.环境友好：地热能发电是一种清洁能源，几乎不产生温室气体和污染物的排放，对环境污染较小，对气候变化和环境保护具有重要意义。

4.空间利用灵活：地热发电设备只需要占用较小的空间，可在地下、地面或海上进行布设，适用于各种地域条件，灵活性较高。

5.综合利用：地热资源可用于发电、供暖和热水等多个领域，可实现综合利用，提高资源的利用效率和经济效益。

二、地热资源发电技术发展分析：1.技术成熟度提高：地热发电技术自20世纪中叶起步以来，经过多年的发展和改进，成熟度逐步提高。

目前已经有以干蒸汽和超临界二氧化碳为工质的地热发电技术成熟应用。

2.技术创新引领：新一代地热发电技术的研究重点在于提高热能转化效率、降低设备成本和环境影响。

如采用二氧化碳超临界循环、利用闪蒸发生器等新技术，设备效率和功率密度得到显著提高。

3.地热资源勘探深度增加：传统地热能开发主要集中在浅层资源，但随着勘探技术的进步，深层地热能资源的开发逐渐成为研究热点。

通过深钻井技术开采地热能，可以提高能源利用效率和开发潜力。

4.多能互补开发：地热能与其他能源形式（如风能、太阳能）的互补开发，可以实现能源互联网的构建和能源的均衡利用。

地热能作为基础能源，可提供稳定的供暖和发电能力，与不稳定的太阳能和风能形成互补优势。

5.政策扶持推动：地热能作为一种清洁能源，受到政策扶持和激励措施的推动。

政府对地热资源的开发和利用提供税收减免、补贴和优惠政策，有利于推动地热能行业迅速发展。

综上所述，地热资源发电技术具有资源丰富、稳定可靠、环境友好、空间利用灵活和综合利用的特点。