陕西 | 中共陕西省委机关中深层无干扰地热供热清洁取暖典型案例

      近些年在技术进步和政策推动下，地热能供热快速发展，成为我国地热主要利用方式。截止 2017 年底，全国地热供热建筑面积约 7.1 亿平方米，其中浅层地热供热面积达到 5.3 亿平方米，中深层地热供热面积达到 1.8 亿平方米。 

      近年来，陕西四季春清洁热源股份有限公司率先在国内外取得技术突破，在中深层地热利用领域，应用地热梯度热能理论，采用间壁式换热的方法，公司自主创新开发的无干扰地热供热技术就是通过钻机向地下 2000～4000m 深处高温岩层钻孔，在孔径为 200mm 的钻孔中，安装一种密闭的金属换热器，通过换热器内的闭路循环介质传导将地下深处的热能导出，并通过专用设备系统向地面建筑物供热。无干扰地热供热示意图如下图所示。 

 

图：无干扰地热供热示意图 

      省委机关建筑供热总建筑面积约 13.86 万平方米，其中东院 3.2 万平方米；西院 10.66 万平方米。 

      本项目改造前为市政集中供热，其系统由热源、供热机房及供热管网三部分构成。现对热源和供热机房进行改造，采用无干扰地热供热技术，即以中深层干热岩层为热源，无需使用地下水，通过专用换热设备将地下深层热能导出，并向建筑物内供应热量的清洁供热技术。 

      实现路径为通过钻机在室外向地下一定深处高温岩层钻孔，在钻孔中安装密闭金属换热器，通过换热器内超长热管的物理传导，将高温岩层的热能导出，并通过定制的热泵机组进行冷热能交换，向地面建筑提供采暖、制冷及生活热水。 

      本项目主要包含室外无干扰地热供热换热器及供热机房工程，与已建综合管廊内的供热管网构成了省委机关建筑完整的供热系统。 

      其中室外无干扰地热供热换热器建设内容包括：无干扰地热供热换热孔 14个，每孔深度 2500 米；无干扰地热供热换热器 14 套，每套长度 2500 米；及室外管道及阀门等配套设施。 

      无干扰地热供热换热器与供热机房之间以水平管网相连。管道自 14 个换热器按平行方向分别向左右延伸，在 10#和 11#钻孔之间汇合，沿垂直方向进入供热机房. 

      供热机房工程：供热机房选址在省委机关大院西院 1#办公楼地下室，建筑面积约 820 ㎡。机房内部自入口处东侧布置 10 台无干扰的热供热机组，并与其平行成一一对应关系布置 10 台输配一体化机组。在机房西侧分别布置全自动软水器 1 套和软水水箱一套，东侧布置 2 台不锈钢保温水箱。在机房北侧出口 1.5米处，与新建综合管廊衔接. 

      （一）换热器工艺： 

      干热岩换热器是经过耐高温、防腐、保温处理金属换热器，长度为 2500 米， 内装环保、稳定、导热率高的换热介质。
      （二）换热器运行原理： 

      通过钻机向地下一定深处高温岩层钻孔，在钻孔中安装干热岩密闭金属换热器，通过换热器内超长热管的物理传导，将高温岩层的热能导出，并通过专业设备进行冷热能交换，向地面建筑供暖、供生活热水。 

      项目供热面积 13.86 万平方米，供热负荷 10.46MW。西区供热系统接空调末端供回水，设计参数为 41/46℃。设计供热量为 6640kW，设计供热指标为 62.3W/㎡；东区供热系统接散热器末端供回水，设计参数为标准工况 65/55℃，高温工况 80/70℃。设计供热量为 2460kW，设计供热指标为 76.9W/㎡。 

      （一）项目估算投资 

      项目估算总投资 4189.30 万元，工程费用：3678.49 万元 

      工程建设其他费用：164.90 万元，预备费：345.91 万元 

      （二）主要能源种类和消耗量（西区供热实际情况为例） 

      西区供热列入能耗计算及指标分析的能源有水、电，能耗计算及指标分析详见下表。 

西区耗电量计算

项目能耗计算及指标分析表

      本项目改造前供热系统采用市政供热热源，改造后拟将热源改造为无干扰地热热源。通过分析不同供热热源的经济性、节能环保性等因素，最终确定本项目供热热源。具体分析过程见下表。 

项目供热热源选取因素分析表

      综上分析，采用无干扰地热供热系统技术优势明显、热源更稳定、取热供热效率更高、环保节能。项目的实施对于加快绿色建筑和可再生能源利用在西安市范围内的推广应用和节能减排、治污减霾具有重要意义，项目经济效益明显、社会效益显著。 

      该技术在行业内具有独创性，竞争优势明显。该技术采用“只取热、不取水” 的方式将中深层地热能用于建筑供暖，与传统水热型地热利用技术的区别在于不开采、不使用地下热水，可就地开发，就地利用，而且在任何地区（利用地核向地幔、地壳传递的热量，与当地有无地热水资源没有关系）均可利用该技术向建筑物供暖。 

      无干扰地热供热技术相比于常规的地源热泵系统具有较多优势，但该技术本身具有一定的复杂性和特殊性，在实际工程的应用过程中，存在一定的技术难度和适宜性，因此应坚持科学有序发展，精细化设计施工建造和运行。在地质条件、钻探和换热技术可靠的保障下，通过细致的全过程建造工作，无干扰地热供热技术供暖方案具有较好的可行性。 

      清洁供暖是实现我国尤其是北方地区绿色、低碳、环保、创新的重要技术手段，是推进节能减排的重要战略任务，在未来环境保护和经济发展同样重要的前提下，无干扰地热供热技术作为先进、安全、环保、经济的清洁供暖技术，将拥有更大的竞争优势，并有望替代地源热泵等技术，成为地热能直接利用行业的新标杆，并将引领地热能利用行业再上新台阶。