地热能在某酒店工程中的开发利用

地热能在某酒店工程中的开发利用引言(一级)资源、环境是人类当前面临的重大难题。随着我国国民经济的迅速发展，我国的HYPERLINK"/swzx/nzj/"建筑能耗，特别是HYPERLINK""暖通空调能耗所占的比重越来越大，地热资源作为一种可再生绿色清洁能源，在城市发展中正发挥着越来越重要的作用。据现代地热生成理论和多次实践证实，山东省聊城市具备地热形成的地质条件，地热资源比较丰富，具有良好的开发前景。该地区属鲁北地热区。本区属暖温带半湿润气候，年平均气温11.6℃，极端最高气温41.4℃，最低气温-22.1℃;年平均降水量590.4毫米，无霜期年均206天。依据各信息资料统计分析，区内地热资源的形成、赋存和分布严格受断裂构造和地层岩性的HYPERLINK"/index.php?gid=280"控制，HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程所在区域位于鲁西北Ⅲ级成矿远景区内的西北端、聊城市凹陷内，石油、天然气、地热成矿远景区内，聊城市--夏津地热Ⅴ级成矿远景区的西南侧。本区位于聊考断裂带的东侧，区内地层由上到下为第四系、新近系明化镇组、馆陶组地层和古近系地层，奥陶热储地层。区内隐伏着新近系(上第三系)黄华群明化镇组，馆陶组、古近系地层等热储地层，具有渗透性较好的热储水砂砾层，同时又具有较好的粘土质盖层，它既防止了浅层地下水向下渗透，又阻隔因地下水的垂向对流而造成的热量损耗，从而使地下热能在其之下聚集。盖层厚度在1200～1500m左右，说明区内已具有良好的导热通道、热储空间和完整的热储盖层。HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程概况(一级)聊城阿尔卡迪亚国际大酒店位于江北水城环城湖畔，按五星级酒店标准建设，为园林式多层HYPERLINK"/swzx/nzj/"建筑组群，包括接待中心、餐饮楼、客房部、会议中心、康体中心、职工宿舍楼及两个贵宾楼，共八个子项，总HYPERLINK"/swzx/nzj/"建筑面积62000㎡，集餐饮、接待、会议、住宿、休闲娱乐为一体。为目前当地规模最大、规格最高的接待场所。HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程负荷需求(二级)夏季空调尖峰冷负荷为5900KW，供回水温7℃/12℃;冬季空调尖峰热负荷为5000KW，供回水温40℃/45℃;洗浴卫生热水最高日用水量180M3/d,供水温度50--55℃;地热温泉直用水：(1).康体中心游泳馆补水量60M3/d(游泳池体积约600M3，池体水温27℃);(2).康体洗浴中心补水量60M3/d。经对HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程拟建场区大极距直流电测探后分析认为，在圈定的地热异常发育区开采地热井预计单井出水量不小于70M3/h，预计水温不低于53℃。方案设计(一级)方案一(二级)利用地热能和湖边浅层井作为系统热源和散热源，通过水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵满足系统制冷供暖及卫生热水的需要。具体介绍如下：1、地热水先通过一次板式换热器加热洗浴卫生热水;冬季地热尾水再进入二级板式换热器加热水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵蒸发器侧循环水，利用两台水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵的冷凝器将水温提高至45℃，满足部分酒店热负荷需要;另配有三台浅层井水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵，补充热负荷不足部分;同时，其中一台浅层井水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵还可作为洗浴卫生热水的备用热源;地热尾水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵也可利用浅层井水作为热源，作为地热井检修时的备用，以保证酒店的正常经营。通过以上地热水的梯级利用，可将地热弃水降温至15℃排放，充分提取地热水中蕴藏的热能。2、夏季五台水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵均制冷，利用浅层井水散热，满足酒店全部冷负荷需要;其中一台浅层井水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵依然兼作制备洗浴卫生热水的备用热源，在温泉地热井故障检修时保证酒店正常供应卫生热水。根据聊城地区地下水文资料，100米深度出水温度约为15.2℃，因此，夏季最高日最大时浅层水需水量为480M3/h，(冬季需水量较小)。3、地热原水、尾水及弃水可根据地热温泉直用的温度需要按比例调节后，经曝气除铁后储存在地热水水箱内，利用输水泵供应给游泳池及洗浴中心。水箱总容积为50M3X2。4、由于洗浴卫生热水的最大小时用水量较大，因此设置洗浴热水蓄水箱，总容积为50M3X2，采用开式变频供水方式供水，在热水箱和一次板换之间设置中间循环泵，该泵的启停由设在水箱供水口处的温度变送器的信号HYPERLINK"/index.php?gid=280"控制，供水温度高于50℃时，中间循环泵停止工作，供水温度低于45℃时，中间循环泵开始工作。5地热系统综合利用工艺流程见附图1：方案分析(三级)方案一的优点是系统投资不高，机房HYPERLINK"/index.php?gid=280"控制也不太复杂，却可满足酒店的多功能需求，地热能的梯级利用可以大幅降低运行费用，充分提取地热能量;浅层井水即可作为制冷时的散热源，又可作为供暖时热源的补充和备用。这样就即降低了运行成本，又可满足酒店的可靠运行，其优势是显而易见的。《地源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵系统HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程技术规范GB50366-2005》中规定，地下水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵系统应同层回灌，因此，笔者会同甲方及相关单位就浅层水回灌做了一系列的调查工作：(1)该区地层特征：本区80m以内深度属于第四纪黄河冲积物，按地层时代分为黑土湖组和平原组。黑土湖组(QH)为湖沼相沉积，厚度较稳定，埋深约14m，岩性主要为灰黑色淤泥质粉土、粉质粘土，与下伏平原组呈整合接触。平原组(QP)不整合于明化镇组之上，岩性为一套棕黄色粉砂、粘土夹中细砂层，局部夹淤泥层，属河漫滩相、河床相的综合体，底部以砂砾层为标志层。(2)含水层水文地质特征：本区含水层累计厚度40m左右，最大单层厚度20m之多。主要含水层岩性为灰白色中细砂，垂向上呈上细下粗的正旋回沉积。含水层孔隙在25%左右，具有良好的储水空间。矿化度1890mg/l，水化学类型为HCO3·Cl—NaMa型，井口水温16℃。静止水位埋深6m左右。(3)试验钻孔综合柱状图见下页:根据以上地质及水文特征分析，该地区蓄水量丰富。但由于其岩性颗粒较小，渗水性能差，且静止水位太浅，回灌水压小，经回灌试验测定，其单井回灌量仅为10M3/h。对五星级酒店而言，如此差的回灌条件是不能保证系统的可靠运行的。因此，经多次研究，甲方虽对该方案非常感兴趣，但最终还是忍痛放弃了该方案。方案二(二级)利用地热能和常规能源，通过水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵、燃气锅炉和水冷机组为酒店提供空调冷热源和卫生热水。具体介绍如下：1地热水先通过一次板式换热器加热洗浴卫生热水，同时，板换后串联管壳式汽-水换热器，可将卫生热水供水温度提至55℃，保证洗涤场所最低供水温度不低于50℃，热水蓄水、加热HYPERLINK"/index.php?gid=280"控制及供应系统同第一方案，不再赘述。2冬季地热尾水再进入二级板式换热器加热水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵蒸发器侧循环水，利用一台水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵的冷凝器将水温提高至45℃，满足部分酒店热负荷需要;另外，系统并联两台管壳式汽-水换热器，补充热负荷不足部分(其中一台为水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵的备用);通过以上地热水的梯级利用，可将地热弃水降温至15℃排放，达到充分利用地热能的目的。3夏季，水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵冷凝器接入HYPERLINK"/search.php?searchid=114&orderby=lastpost&ascdesc=desc&searchsubmit=yes"冷却塔冷却水系统，蒸发器接入用户空调循环系统，与两台离心式冷水机组联合供冷。为满足洗衣机房和厨房设备对蒸汽供应的要求，设计了三台燃气蒸汽锅炉，既可全年提供蒸汽供应，又可补充冬季地热供暖不足部分的热负荷，还可作为地热井故障检修时的备用热源。非常可靠的保证酒店的正常经营。4地热水直供系统详第一方案，不再赘述。5地热系统综合利用工艺流程见附图2：方案分析(三级)显而易见，该方案较第一方案更为复杂，初投资也高，且运行费用也比第一方案要高。但常规能源较有保证，不受浅层水回灌因素的制约，从酒店经营的角度，该方案更为安全可靠，因此，最终实施第二方案结语(一级)1在利用地热能的供暖系统中，因空调设计回水温度不低于40℃，则地热水通过一次板换后的地热尾水排放温度势必大于40℃，则既对排放环境造成很大的热污染，更是对地热资源的极大浪费，同时也增加了用户的运行成本。而利用水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵则可将地热弃水排放温度降至15℃以下，将地热水中蕴藏的热量充分提取出来，使地热能的利用更充分。就本HYPERLINK"/swzx/nzj/"工程第二方案来说，利用水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵与利用燃气锅炉供暖相比就可节省每小时不小于350元的运行费用，其经济效益非常明显。2正如大家所公认的，浅层井水水源HYPERLINK"/forum-31-1.html"热泵制冷供暖空调系统是一项利国利民的HYPERLINK"/zm/search.php?searchtype=keywords&keywords=%BD%DA%C4%DC&catid=47&typeid=0&fromdate=&todate=&ordertype=0&search=1"节能形式，但在实际HYPERLINK"/swzx/nzj