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中深层无干扰地热供热技术——地热能供暖可以这么简单

更新时间：2020-07-18　点击量：2686

　位于陕西西咸新区同文路与同德路交叉口的同德佳苑是一个新建住宅小区，小区环境优美，板楼、高层错落有致。记者在小区一户居民家中看到温度计指向24摄氏度，而当时室外气温已至零下。与任何一个北方居民住宅一样，屋内的温暖如春和室外的严寒形成鲜明对比，但不同的是，这个小区的供暖来自一种新型的清洁供暖方式——中深层无干扰地热供热技术。

　　中深层无干扰地热供热技术俗称“干热岩供暖”。近日，记者在陕西省采访时了解到，陕西西咸新区和西安市的部分地区已开始推广干热岩供暖。干热岩属于地热供暖，但它不抽取地下热水，也不使用地下水，清洁环保、稳定可靠，在经济和环保方面优势明显。

　　干热岩西咸供暖

　　2018年11月1日，陕西西咸新区开发建设管理委员会在其上发布了关于印发《西咸新区铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动实施方案（2018~2020年）（修订版）》的通知。《方案》要求，加快调整能源结构，构建清洁高效能源体系，“干热岩”“中深层无干扰地热供暖技术”被明确写入。

　　西咸新区是*7个新区，位于陕西西安市和咸阳市建成区之间，也是经批准设立的以创新城市发展方式为主题的新区。《方案》在“深入推进散煤治理”部分中提出，整村推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤（薪）的清洁能源替代，采取以电代煤、以气代煤，以及干热岩、地热能和太阳能等清洁能源替代。在“大力发展清洁供热”部分中提出，新区新增供暖全部使用天然气、电、可再生能源供暖（包括地热、太阳能、工业余热等），优先采用中深层无干扰地热供暖技术。

　　国网陕西省电力公司营销部巨健告诉记者，“中深层无干扰地热供暖技术”就是干热岩供暖的技术名称，是指通过钻机向地下2000米至4000米深度高温岩层钻孔，通过相关设备将地下深层热能导出，并通过设备系统向地面供热的新技术。其优点包括：安全可靠，突破用地制约，无废气、废液、废渣等污染物排放。

　　早在2014年7月，西安市发展改革委就召开了一次关于干热岩的专家论证会，与会代表一致认为，西安处于关中丰富的地热资源区域，干热岩清洁供热技术改变了以往地源热泵抽取地热水的弊端，解决了地热水无法回灌和二次污染问题，不仅可缓解采暖季能源供给的紧张局面，而且对治污减霾具有积极意义，值得推广应用。

　　2015年，同德佳苑新区*成为西咸新区干热岩清洁供热实验区域，并创新实现了全国中深层地热能无干扰清洁供热PPP项目，其供热面积5.6万平方米。目前，小区已有1040户居民都享受到了干热岩所带来的温暖。随着试点成功，干热岩供暖模式逐渐成为西咸新区破解城市清洁供热难题、促进大西安绿色发展的切口。

　　按照《方案》，西咸新区2018年推广中深层无干扰地热供暖技术项目44个，涉及面积656万平方米；到2020年，力争新区中深层无干扰地热供热面积累计达到1000万平方米以上，在西北地区形成一批可复制可推广的“西咸经验”。

　　目前西安市加上西咸新区是陕西省主要的干热岩供暖项目区域。统计数据显示，西安市和西咸新区已建成干热岩供暖项目25个，供暖面积约400万平方米，在西咸新区的大力倡导下，西咸新区项目进展迅速，另有正在建设项目约500万平方米。

　　清洁便捷易推广

　　在深达几千米的地球内部钻井取热，项目实施起来是否非常困难呢？记者调查中发现，干热岩供暖项目建设并没有想象的困难。

　　在一份《西安地区干热岩供暖技术》项目名单中，记者看到，已建成投运的干热岩供暖项目有普通住宅，也有省委大院、沣西新城第1小学这样的特殊用户，供暖面积从8000平方米到65万平方米不等。其中，已建成的项目为紫禁长安项目，早建成的项目是2013年投运的。

　　“一个项目的建设周期通常只有3个月，非常易于推广。对于只需要解决供暖的用户，根据项目的大小及负荷，在项目用地红线内安装若干地下换热器和干热岩换热机组，通常一个10万平方米的住宅小区，只需要安装4~6个直径200毫米、深2000~3000米的地下换热器，干热岩的设备安放的机房约150平方米，即可满足采暖供热。”地热专家告诉记者。

　　在目前已建成的的干热岩供暖小区——紫禁长安小区，记者向物业管理人员了解到，小区总户数近2000户，总供热面积30.6万平方米。干热岩供暖设备2016年11月份建成投入使用，投入费用200元/平方米，使用了两个供暖期设备整体使用情况挺好，设备用电量330万千瓦时左右，总体费用190万元，较市政集中供暖标准5.8元/月·平方米，费用降低了一半。

　　“这个小区规划之初开发商通过与干热岩厂家对接，决定采用干热岩供暖技术，也是西安市早使用此技术的小区，当时周边其他小区大多采用热力公司燃煤集中供暖。”专家告诉记者。

　　记者看到，紫禁长安小区分为东区和西区，各有一个机房，面积均在100平方米左右。杨浩介绍说，对于建筑面积1万至10万平方米单个干热岩供暖项目，通常的做法是在项目用地红线内安装地下“干热岩”换热器，在项目地下室设备间安装换热机组，通过“干热岩”供暖系统的工作将地热输送到用户。而像紫禁长安小区这类建筑面积在10万至几十万平方米、几百万平方米的项目，通常按15万~20万平方米面积或负荷，分成几个独立系统，几个独立系统由用户总的自控中心来控制管理运行。

　　除了机房，紫禁长安小区干热岩供暖系统还有20多个打入地下2500米的中深换热孔。“这些换热孔是用石油钻机打的，在钻孔中安装一种密闭的耐腐蚀、耐高温、耐高压金属换热器，通过热泵机组将地下热能导出。通过机房的设备向地面建筑物供热。每个换热孔的直径只有200毫米，可以打在路边、绿化带的任何位置，对建筑地基无任何影响，地下无运动部件。换热孔地面盖上井盖，不占地、不影响美观。”杨浩说。

　　此外，干热岩系统不需要庞大的地下集中输送管网，不用专门建造大的中心热冷工厂。可根据区域的发展情况、使用需求，就近安装干热岩供热系统，营造健康的生活的环境。“地下2000多米的地方是恒温区域，许多省份都具有这种资源，所以干热源供热技术在其他省区也具有良好的推广潜力。”巨健说。

　　电力提供能源支撑

　　巨健告诉记者，虽然干热岩是一种节能的采暖方式，但是电力是其*的能源支撑，所有项目总用电量加起来也相当可观。据陕西电力统计，已建成的全省已运行的25个项目，每年用电量约达到5700万千瓦时。按照理论测算，1平方米干热岩供暖年用电量22.7千瓦时，已建成和在建的合计约900万平方米项目全部建成后，用电量可达2亿千瓦时。

　　因为干热岩供暖离不开电，陕西电力非常重视这种清洁供暖的电力接入工作，针对该项目用电需求提前开通电能替代项目报装“绿色通道”，为其配备专职客户经理，及时解决了该项目的电力供应问题。“我们按照国家电网公司要求的新模式服务客户，干热岩供暖项目建机组的时候基建用电报装接电非常快捷。

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；

中深层无干扰地热供热技术——地热能供暖可以这么简单

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