地热勘查与地源热泵技术集成大范围供暖制冷示范项目可行性研究报告.docx
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地热勘查与地源热泵技术集成大范围供暖制冷示范项目可行性研究报告
地热勘查与地源热泵技术集成大范围供暖制冷示范项目
可行性研究报告
1.工程概况2
2.示范目标及主要内容4
2.1供暖行业现状4
2.2省与市污染物排放总量削减责任状5
2.3示范目标5
2.4地源热泵工程技术与地下水勘查技术的集成方案6
3.技术方案9
3.1围护结构体系9
3.2冷热负荷估算9
3.3示范技术设计方案9
3.4热泵系统能效比11
3.5节能量计算11
4.技术经济分析12
4.1可再生能源部分投资概算12
4.2项目增量成本计算16
4.3项目费效比、回收年限计算17
5.运行维护方案18
5.1数据收集方案18
5.2运行维护18
6.进度计划与安排21
7.效益及风险分析22
7.1环境影响分析22
7.2示范项目推广前景分析23
7.3风险分析27
8.技术支持29
8.1技术合作单位介绍29
8.2技术合作单位工程实例30
9.资金筹措33
10.结论33
1.工程概况
某勘探开发有限公司是一家从事地热勘探开发的专业公司。
经数年努力工作，消耗大量资金，在**主城区查明了丰富的温泉资源以及储量巨大的静态温泉水富集区。
这一发现的意义是，为根据卡诺循环原理，借助压缩机系统，通过少量高位电能输入。
实现低位热能向高位热能转移水源热能技术提供了坚实的基础，如果开发利用，将成为**市地区取之不尽，永无枯竭的零污染排放的可再生热能资源。
热力学第二定律告诉我们：
不同温度单位热量虽然相等，但转为功的能力大不相同，这是涉及热质量的问题。
目前地热能源的利用遇到的主要问题是成本问题。
吸收太阳能和地热能而形成的低温低位地表浅层水源热能，温度越高开发利用的成本就越低。
某勘探开发有限公司勘探表明，在**城区所发现的这两种地热能资源都可以作为地源热泵的应用水源。
其中，温泉水温度达到70℃。
而静态温水源富集区因埋深浅、能量源自地下热源、水量巨大（即便为全区供暖也不会出现水温下降的问题）、温度适宜，最适合用于地源热泵集中供暖。
这为**地区以降低成本开发利用水源热能，解决冬季供暖，夏季供冷及生活卫生用热，彻底取消供热燃煤锅炉提供了坚实的资源基础。
**“地热勘查与地源热泵技术集成大范围供暖制冷示范项目”位于**市主城区，区内建筑类型多样化，其中没有围护结构的旧式住宅建筑较多，约占40%，其余的建筑供暖主要依靠燃煤锅炉供热站，夏季制冷基本通过单体空调系统。
本项目总规划1200万平方米，一期规划示范面积200万平方米。
总投资1.7亿元，增量成本2.3元/平方米，年运行成本4400万元，收益6400万元，节省燃煤7万吨，减少CO2排放量18.34万吨，减少SO2排放595吨，投资回收期8.5年。
如1200万平方米老城区全部改造，总投资10.2亿元，年节省燃煤42万吨，减少CO2排放量110.04万吨，减少SO2排放3570吨。
2.示范目标及主要内容
2.1供暖行业现状
目前，我国的一次能源仍以煤为主，煤炭消费占我国一次能源消费的69%，比世界平均水平高42个百分点，以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题，经济社会可持续发展受到严峻挑战，虽然我国煤资源世界第一,但人均占有量较低，按现在的消耗，我国已探明的煤炭储量，只能使用200年左右，200年后，我们的子孙就再也看不到煤炭。
因此，必须加快转变经济增长方式,把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调，改变能源消费结构和粗放的经济增长方式。
目前一次能源煤炭的消耗以发电、工业锅炉，生活锅炉为主，我国目前在用锅炉总台数约60万台。
其中电站锅炉约8000台，工业锅炉约31万台，采暖、供热的生活锅炉约28万台，工业与生活锅炉年耗煤4亿吨，每年向大气排放600万吨SO2，800万吨烟尘，1.64亿吨CO2，8700万吨灰渣，我国现在能源消耗与污染物排放据世界第二，而工业与生活用热燃煤锅炉能源消耗和污染排放约位居全国工业行业第二，仅次于点电站锅炉。
**市区的生活采暖锅炉排放造成的污染，已经远远超过其他工业行业的排放成为**市区污染排放的主要来源。
2.2省与市污染物排放总量削减责任状
2008年二氧化硫SO2排放量削减7.1%，即控制在4.18万吨以内，到2010削减12%即控制在3.96万吨以内。
**市“第十一五”污染物减排工作实施放案，将我市污染物SO2在“第十一五”期间排放量控制在2005年的4.5万吨以下。
完成上述各项指标不可能单纯依靠改变燃煤锅炉和技术进步来解决，而必须采用系统工程的方法和转变传统的采暖供热现状和未来技术发展以及我市目前经济和社会发展所能够承受的力度在平衡中求得解决。
二十一世纪，高效、节能、环保技术的持续研发，为我们提供了人类生活文明和社会经济文明永无枯竭的可再生资源。
2.3示范目标
我国的地热泵技术作为一项成熟技术，其原理和设计已经达到成熟阶段，但地热泵在我国的推广却未达到预期的效果，其原因如下：
1、取水位置不是选在合适水源位置上，而是跟随楼体或小区位置被动选择。
这导致很多原本应该和愿意采用这一节能减排供暖方式的用户，却因为楼体位置附近没有地下水源而无法应用，不得不采取传统供暖方式，致使一些地方的锅炉、小烟筒难以取缔拆除。
2、因水源不合适（水温过低、循环水量不足、水源在沙层含沙量超标）而导致机器故障或能耗超过传统方式。
出于经济性考虑，不得不在试用一段时间后改回传统方式。
地源热泵所提取的热能来自大地地温为循环水源补充热能，如水源自然水温过低，则会出现能耗过高的经济性问题。
而**地区普遍取水温度只有12℃，一般地，需要初始温度在17℃左右（各地区电价略有差异）才能达到能耗折价与传统方式持平。
同样，如水源水量不足则会出现因为热泵提取能量超过大地自然补充速度而导致地下循环水源入水温度逐渐降低，虽然最终会在达到一个均衡点后停止下降，但此时的能耗已远超传统方式而失去节能经济性。
由上述可得出结论，在迫切的节能减排的大形势下，地源热泵这一成熟技术若想达到广泛应用，就必须选取在合适水源地上建大型热站，采取集中采热集中供暖或制冷的方式。
以达到区域性取代高污染的传统燃煤供暖方式，实现节能减排目标。
2.4地源热泵工程技术与地下水勘查技术的集成方案
在迫切的节能减排的大形势下，地源热泵工程技术与地下水勘查技术的集成，将成为大范围推广这项可再生能源的新思路。
通过在合适水源地上建大型热站，以集中采热集中供暖或制冷的方式，以更高的费效比达到区域性取代高污染的传统燃煤供暖方式，实现节能减排目标。
在本项目中，地源热泵工程技术支撑单位由大连奥德空调制造有限公司承担。
地下水源勘查与钻探开发由某勘探开发有限公司承担。
1、大连奥德热泵厂隶属于辽宁省司法厅监狱企业集团公司，是集热泵制造、系统设计、安装于一体的国有综合性高新技术企业，也是全国首家获得半封闭螺杆压缩机板式、壳管式换热器大功率热泵机组国家专利的专业生产厂家。
产品可以充分利用地热、地下浅层水源、热源、江河湖水、城市污水及海水等低品位资源为各种建筑物提供冷源热源。
系列产品已获得ISO9001：
2000国际质量体系认证，被辽宁省企业发展战略研究会评为“辽宁省名牌战略展示品牌”。
多年来，通过全休员工的艰苦努力，克服了重重困难，取得了可喜的成果。
产品已遍布了北京、天津、上海、辽宁、吉林、黑龙江、河南、河北、内蒙、山东、江西、湖南、湖北、四川、贵州、广西、浙江、福州等地区，投入使用项目三百多个，供冷、供热面积达一千多万平方米。
不但为企业创造了可观的经济效益，同时也为国家节省能源、改善生态环境做出了一定的贡献。
2001年被国家住宅与居住环境工程中心列为“新技术新产品推广应用项目”2003年被中国质量万里行和中国产品质量投诉办公室定为“市场检验合格企业”，2004年被中国市场名优产品调查中心评为“中国市场名优品牌”2006年又被中国优质产品管理推广委员会评为“中国优质产品”。
2、某勘探开发有限公司拥有世界一流的勘探技术，先后在朝鲜、中国、韩国、泰国和日本等国家和地区，应用该技术进行石油、淡水和温泉等流体矿藏的探测实践。
其中在中国辽河油田笔架岒地区的探测工作获得了原国家计委、国家科委、中国石油天然气总公司、中科院的大力支持和工程鉴定验收。
该技术具有速度快、精度高的特点，在寻找地下热源方面尤为适用。
2008年，应辽宁省科技厅提议，希望我们通过在**城区已查明的水源上应用地源热泵技术，实现零排放并节能的采地热能集中供暖工程，并从而为将来在全省推广积累更多经验。
我公司将积极响应，愿为我们的节能减排工作贡献力量。
我公司在**城区地热勘查成果详见附件“**城区地热勘查阶段性总结报告”。
3.技术方案
3.1围护结构体系
由于项目的供热对象是旧城区改造，旧城区的建筑情况复杂，计划在旧城区改造既有住宅面积1200万平方米，本次一期示范项目开发200万平方米，其中部分面积有外墙保温材料，剩余面积的外墙保温可在项目运作中由我公司负责整修，该部分费用会因为降低了输出能耗而被抵消。
3.2冷热负荷估算
由于供热的对象为旧城区改造，按**气象资料及建筑墙体估算，旧城区建筑热负荷60W/㎡,冷负荷70W/㎡。
在对围护进行改造之后，热负荷可以降到45W/㎡冷负荷可以降到55W/㎡。
3.3示范技术设计方案
1、方案论述
根据已完成的地下水源勘查成果，以及旧城区实际情况，选取适当位置建热泵集中供热站，供热分站根据水源井位置呈阵列分布，将地下30℃静态湖水通过井泵提出来送给热泵机组，经热泵机组的循环取热后剩下12℃左右的水被送回静态湖（提水井与回水井距离越远越好，以实现地下湖水区域性自然对流）。
这样热泵机组本身消耗的电能通过压缩机的电机转化为热能，再加上从水中提取的热能，这两项热量通过循环水泵被输送到供暖用户。
2、计算分析
以1000KW热泵机组为例，在井水30℃，回水注入井12℃的情况下，输入功率225KW，产生1211KW热量供暖，由于以往住宅保温性能比较差，综合分析冬季负荷为60W/㎡，那么可供20383㎡旧城区住宅取暖。
3、系统原理图
4、热泵制热系数
以1000KW热泵机组为例
1211
制热系数=--------=5.38
225
850.8
制冷系数=--------=4.72
180.3
3.4热泵系统能效比
以1000KW热泵机组为例，压缩机输入功率225KW，循环系统耗能37KW，井泵45KW，产热能1211KW，那么
1121
热泵系统能效比=-------------=3.94
225+45+37
3.5节能量计算
采暖面积：
200万m2；年运行150天
经测算，使用燃煤供暖年耗煤7万吨，折标准煤7×0.7143＝5万吨（原煤20934千焦／公斤,0.7143公斤标煤／公斤）。
本示范项目采用热泵机组供暖，年可节省标准煤5万吨。
4.技术经济分析
4.1可再生能源部分投资概算
**旧区改造
水源热泵供热工程概算汇总表
序号
分项工程名称
造价（元）
指标元/平米
备注
1
土建工程
3,120,000.00
1200
2
水源热泵机组
70,000,000.00
35.00
3
机房工艺安装
9,136,191.99
4.57
4
井水管网安装
39,600,400.28
19.80
5
电气安装
8,082,033.09
4.04
6
室外供热管道安装
40,000,000.00
20.00
按2,000,000m2
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