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地热资源在新农村建设中的应用

更新时间：2020-07-20　点击量：1316

地热能是新能源的一种，利于人口、经济、社会和生态的可持续发展。我国农村拥有着大量的潜在的地热能源。本文以黄冈市罗田县三里畈镇的地热资源为研究对象，分析了当地新农村建设中地热资源开发利用存在的主要问题，并提出了开发当地地热资源的对策。

　　一、引言我国广大农村地区拥有丰富的可再生能源资源，开发和利用这些可再生能源，是改善生态脆弱地区的生态环境和促进农村经济持续发展的重要手段。因此，合理开发可再生能源、转变能源利用结构是今后较长时期解决农村能源消费问题的重要途径。

　　地热能是洁净的可再生能源，是一种以水为介质把热带到地表的温泉水，具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定（流量、温度）、使用方便、*且无二次污染等优点，其不仅是一种矿产资源，同时也是宝贵的旅游资源和水资源，具有大的开发利用价值。

　　三里畈镇作为社会主义新农村试点之一，拥有大量丰富的地热能。地热能的开发利用带动了该地的旅游业、房地产业、农业的发展，有效提高了农民的生活质量。

　　二、罗田县三里畈地热资源利用的主要思路1、罗田县三里畈地热资源研究区的概况罗田三里畈温泉距离武汉市165公里，位于罗田县三里畈镇，是去薄刀峰、天堂寨风景区的途经之地。该地地热资源丰富，地热田面积为1.4平方公里，有高温井7口，矿泉井2口，取水平均温度63℃（高温井75℃），服务年限以150年计算，允许开采量为3566.64吨/日，折合热量1.555×108千卡／日，相当于标准煤22.2吨/日。水质类型为硫酸钠型，PH值7.1―8，水质分析总硬度9.53，暂时硬度1.68，长期硬度7.85，耗氧量0.48毫克/升，固形物1018.41毫克/升，SiO2120毫克，游离CO2：侵蚀CO2=18：1.3，温泉水中含有对治疗人体多种疾病具有特殊功效的放射性微量元素，其中以镭（Ra）、铀（U）和氡（Rn）为主。目前，开发利用尚未展开。

　　2、罗田县三里畈地热资源利用途径分析地热能的利用分为两种方式：一类是地热发电，另一类是地热直接利用。

　　罗田县三里畈地热属于低温地热资源（70℃以下），可用于冬季采暖、夏季制冷和全年供应生活热水，以及地热干燥、地热种植、地热养殖、娱乐保健等，实现了地热能的梯级综合利用，地热能的利用率达到70%～80%。

　　（1）地热供热供暖。将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式，因为这种利用方式简单、经济性好，因此倍受各国重视，特别是位于高寒地区的国家，如日本、冰岛、法国、美国、新西兰等都在大量利用地热采暖。其中冰岛开发利用得好。该国早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上个地热供热系统，现今这一系统愈发完善，每小时可从地下抽取7740吨80℃的热水，供全市11万居民使用。由于没有高耸的烟囱，冰岛首都已被誉为“世界上清洁的无烟城市”。我国利用地热供暖和供热水发展得也非常迅速，在京津地区已成为地热利用中普遍的方式。罗田县三里畈地热地处大别山南麓，地处武汉、黄石、鄂州、合肥、九江等大中型城市之间。其*的地理优势，为推动当地经济发展提供了重要支撑。在此地开发地热能旅游产业的发展，并利用供暖后的地热水，开办带有洗浴、游泳的温泉公寓、温泉宾馆，不仅提高了房屋配套设施的规模、档次和房屋的销售价格，而且在促进房地产业加快资金周转速度的同时，拉动了项目地区上下游产业的联动，从而形成了新的农业产业链。这些对改善当地人民生活、活跃当地经济、扩大就业、增加农民收入极为有利，不仅能节约能源、运输、占地等，而且也大大改善了大气环境，经济效益和社会效益十分明显。

　　（2）农业利用。地热在农业中的应用范围十分广泛。将地热能直接用于农业在我国日益普遍，北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小不等的地热温室。从我国已取得的地热农业利用的经验看，地热加温养殖不但能保证特种水产品安全越冬、全年生长，而且成本低、效益高，在三里畈具有推广价值。如利用温度适宜的地热水灌溉农田，热水培育良种，加快育种周期，使农作物早熟增产；利用地热建造温室种菜和养花；利用地热给沼气池加温，提高沼气的产量等；利用地热大力发展养殖业，如培养菌种，养殖非洲鲫鱼、鳗鱼、罗非鱼、罗氏沼虾等。用地热水养鱼，在28℃水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率；用地热水养殖浮莲、红萍、绿萍等饲料，产量高、生长快。地热能的梯级综合利用，提高了地热能的利用效率，实现了能源可持续发展同经济发展的双赢。

　　（3）温泉旅游疗养。温泉旅游是世界上古老的休闲度假旅游方式之一，虽然经历几千年起伏的发展历史，温泉旅游仍是目前主要的度假旅游主题之一。地热作为一种宝贵的资源，世界各国都很珍惜，其在医疗领域具有可观的前景。三里畈镇的地热取水平均温度63℃（高温井75℃），温度较高，含有多种对人体有益的微量元素，对早期的高血压、动脉硬化、心肌炎、痛风、风湿病、关节炎、肌腱炎、肌劳损、精神病和皮肤病均有很好的疗效。因此在当地充分发展温泉疗养行业是大有可为的。同时可以依托温泉，发掘当地地方特色，突显生态特点，融合乡土文化，将地热的开发提升到以温泉为主题的层面，形成旅游、商务、休闲、会议、疗养、娱乐和餐饮一体化的多功能全天候的度假胜地。

　　三、罗田县三里畈地热资源利用存在的主要问题1、科学管理和资源保护及地热开发利用没有同步由于缺乏统一规划，管理监督不严格，三里畈镇温泉宾馆遍地开花，当地居民错误地认为地热是一种取之不竭的资源，因此出现了地热资源盲目开发的现象，导致地热井出水能力下降，温度降低。此外，用过的地热水直接排放，白白浪费并对环境造成污染，而很多热区因回灌率低，长此下去，将会导致地热水位逐年下降，地面坍塌。

　　2、地热利用规模小，效益小，开发综合利用率低三里畈通过示范点发挥农村能源的综合效益，辐射带动周边农户，激发农村居民能源建设的热情，事实上这个目的已经达到，但是由于资金的缺乏，项目一直没有动工。

　　3、政策及激励措施力度不够在现有技术水平和政策环境条件下，经济激励力度弱，相关政策之间缺乏协调，政策的稳定性差；并且地热资源大多数可再开发利用成本高，大企业不愿意投资，因此延缓了地热产业的发展。

　　4、市场保障机制还不够完善长期以来，我国农村地热能发展缺乏明确的发展目标，没有形成连续稳定的市场需求。虽然国家逐步加大了对其发展的支持力度，但由于没有建立起强制性的市场保障政策，无法形成稳定的市场需求，地热能的开发缺少持续的市场拉动，致使我国地热能开发技术发展缓慢。

　　5、技术开发能力和产业体系薄弱除水力发电、太阳能热利用和沼气外，我国地热能开发的技术水平较低，缺乏技术研发能力，设备制造能力弱，技术和设备生产较多依靠进口，技术水平和生产能力与*水平差距较大。

　　四、对策建议1、成立专门管理机构，立法加强地热资源的统一管理编制开发利用与保护规划，合理配置地热资源，实行总量控制开采，分层分质利用。注重地热开发中的环境保护，综合利用以降低尾水排放温度，减少对环境的影响。开展地热流体动态监测工作，加强地热尾水回灌率，有助于减少地面的沉积并可对热田补充水源；对废水及排出气体进行及时处理，将污染降到低程度。

　　2、加大资金扶持力度，构建新型管理机制设立农村可再生能源发展专项经费，列入同级财政预算，形成相对稳定的资金投入机制，并引导县、乡、村三级农村能源建设投入体系。要本着“谁投资、谁受益”的原则，进一步明确农民投资的主体地位，充分调动农民投资投劳的积极性，通过制定优惠政策，吸引社会资金和企业参与农村能源项目建设。进一步简化审批手续，减免有关税收和管理费、规划费，扶持做大做强。

　　3、制定促进发展农村能源投资的优惠政策地热能开发是一项具有深远意义的环保事业。目前农村地热能的开发与利用还没有得到重视，如果能得到国家宏观调控政策的保护，从税收、财政和融资等各方面建立和完善可再生能源企业资金扶持体系，地热能将得到长远发展。

　　4、完善市场保障机制建立健全技术服务网络，加强农村地热资源科学研究、技术指导和培训、信息咨询、安全管理等公益性的服务。鼓励企业、科研单位、高等院校、群众性科技组织和个人研究开发新农村地热能技术和产品，加快成果转化。

　　5、加快建立产业化服务体系围绕国家及省部下达的重点项目建设任务，以及满足农民对农村可再生能源科技产品的需求，积极兴办行业协会、技术服务站、能源技术服务公司等经济实体，不断拓展产业化发展空间，逐步形成比较完善的产业化服务网络，为推动农村能源事业的健康发展提供强有力的物资保障。重点扶持从事农村能源新技术、新工艺、新产品和新装备研发的生产企业。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

矿井总线分散式温度测量系统方案

矿井分散式垂直测温系统/地热普查/地温监测哪家好选鸿鸥

矿井测温系统/矿建冻结法施工温度监测系统/深井温度场地温监测系统

TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

地热资源在新农村建设中的应用

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