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北工大奥运场馆建设 采用绿色地热能源供暖制冷

http://2008.sohu.com 2007年08月14日14:01 中国经济时报

我来说两句

  漫步在北京工业大学校园中,空气清新,风景秀丽,地热这一绿色能源在该校体育馆中的应用为其优美清新的环境“添绿”。该馆为2008年奥运会羽毛球及艺术体操比赛场馆,为体现“新北京、新奥运”精神,落实《北京奥运行动规划》、《生态环境保护专项规划》、《北京市“十五”时期环境保护规划》,要求该场馆在建设中采用绿色环保材料,建成后采用绿色环保能源。

体育馆所采用的能源形式则将贯穿于体育馆的整个寿命期,相比较而言,能源在体育馆寿命期内的成本投入中占有相当大的比重,占有举足轻重的地位,选用何种形式的绿色能源非常重要。在众多的清洁环保、可再生绿色能源中,地热脱颖而出。最终北京工业大学选用了深层地热资源和浅层地热资源相结合的形式,配以热泵技术,以满足体育馆供暖和制冷要求。

  北京地热利用得天独厚

  地热是一种清洁、环保、可再生的新型能源,具有“零污染、零排放”的特性,属于绿色能源。广义上的地热泛指蕴藏于地球内部的热能资源,狭义上的地热指目前经济技术条件下能够科学合理开发出来的地球内部的热能资源。地球是一个巨大的能量库,进入地球内部越深,温度就越高,每天由地球内部向地表传递的热量相当于全人类一天使用能力的2.45倍。地热资源具有清洁、环保、节能、可再生的优点,但同时也具有受区域地质条件限制的缺点,所以并不是任何地方都具有可供利用的经济的地热资源。

  北京市作为世界六大可开发利用地热资源首都之一,地热资源开发前景广阔,且地热资源有着得天独厚的优势。根据有关资料显示,地球深处的热能可谓取之不尽,用之不竭。但这些热能必须通过热水才能开采出来,而地下热水资源也有限。因此在地热水开发利用过程中,必须对地下热水资源进行保护,现今北京市国土资源局地热处已经规定,开发北京地热资源进行供暖,必须进行地热水回灌,以防止地下热水资源的枯竭,从而真正实现地热资源的可持续开发利用。

  由于地热水温度较高,地热水中各种微量元素含量较高,尤其铁等容易产生管道设备腐蚀结垢元素危害较大,所以在利用地热水之前,最好先对地热水进行水质处理,或通过板式换热器将地热水的热提取出来,以防止地热水的直接供暖对地热管道暖气片产生腐蚀结垢破坏。

  地热在奥运场馆中的应用

  北京工业大学体育馆总建筑面积24383平方米,工程于2005年8月开始建设,计划于本月建成投入使用。北京工业大学原有的地热示范工程属于北京市第一批地热示范工程。该项工程开凿深层地热井3眼,平均深度约1600米,平均出水温度超过50℃,平均日出水量超过2000立方米。其中2眼井作为开采井,1眼井作为回灌井,目前已经完成学校内经管楼、逸夫图书馆、综合科技楼及游泳馆等学校用房5万余平方米的供暖工程。该工程实际运行时间已达5年之久,完全实现远程操控,运行简单、安全可靠,为北京工业大学带来了可观经济效益和社会效益。

  北京工业大学体育馆地热供暖、制冷工程为“地热供暖一期示范工程”的延续,该工程属于奥运重点工程,由派力工程有限公司承建。该工程供暖采用深层地热资源提供热源,制冷采用浅层地热资源提供冷源,实现节能环保供暖与制冷。共设计深层地热井2眼,预计日出水量超过2000立方米,出水温度超过50℃,其中1眼用于开采井,设计深度2000米,另1眼用于回灌井,设计深度1800米;共设计浅层水源空调井12眼,单井深度100米,设计单井出水量75立方米/小时,设计回水量75立方米/小时,其中5眼井用于开采井,7眼井用于回灌井。浅层水源空调井于2007年1月开始施工,于2007年3月完成施工;深层地热井于2007年3月开始施工,2007年5月完成施工。

  北京工业大学体育馆供暖、制冷系统为一套智能远程操控系统,采用先进的深层地热技术和水源空调技术。供暖时,从深层地热开采井中提取的温度较高的地热水,直接经过板式换热器将部分热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水,以达到基本不消耗电能的前提下解决一部分体育馆供暖热源;经过热交换后的地热水温度降低为45℃左右,该温度的地热水虽然不能直接用于供暖,但仍具有很高的品味,所以采用热泵继续提取45℃地热水中的热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水,以达到消耗少量电能的前提下解决大部分体育馆供暖热源的目的,经热泵提取热量后的地热水温度继续降低至15℃~20℃后,经回灌井回灌至地下。15℃~20℃的地热水回灌至地下后,经过大地地层的自身加热作用后,温度又自动变为50℃以上,在这一过程中,绝大部分能量来自于土壤,仅消耗微量的电能循环地热水,这也就是深层地热高效节能的原因所在。制冷时,从浅层水源空调开采井中提取的温度恒定为15℃的浅层地下水,经过热泵吸收风机盘管中所用的制冷用循环水中的热量,风机盘管中所用的制冷用循环水温度降低(约为7℃),从而实现制冷目的;而热泵将提取的热量释放到开采出来的浅层地下水中,浅层地下水温度升高至约25℃后,经水源空调回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的浅层地下水经与土壤换热后,温度又变为约15℃,如此周而复始,达到制冷的目的。在这一过程中,仅消耗少量的电能用于转换热量,而并非用电能产生热量,这也就是水源中央空调技术非常节能的原因所在。在整个供暖、制冷过程中,浅层地下水和深层地下水均不与制冷、供暖用水混合,而是形成单独的一个密闭循环系统,且均为物理作用而非化学作用,所以不会对环境和地下水资源产生任何影响,这也就是地热资源属于绿色能源的原因所在。

  北京工业大学体育馆供暖、制冷系统采用地热技术后的经济效益是非常显著的。该套系统的初期投资与常规暖通系统的初期投资基本相同,但运行费用远远少于常规暖通系统。经初步保守测算,以1年为计算周期,采用地热供暖、制冷系统较采用其他常规暖通系统年节省运行费用100万元~400万元,按系统使用寿命期为15年计算,采用地热供暖、制冷系统较采用其他常规暖通系统共计节省费用约1300万元~5800万元,而地热井的使用寿命将超过30年,如将此前提计算入内,节省的费用将更多。

  开发利用清洁能源,在提高能源利用效率的同时,保护环境,减少污染,是推进北京市节能降耗、保护环境及可持续发展的重要战略。地热是一种新型清洁热源,合理开发利用地热资源,可减少燃煤、燃油、燃气对大气环境的污染,提高环境质量。同时减少燃料运输及其废弃物排放,减轻城市交通负担和城市垃圾产生量。

  奥运促进北京清洁能源利用

  2001年,北京市在申办奥运会过程中提出了“新北京、新奥运”的口号,落实了“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”三大主题。要实现“绿色奥运”主题,就必须大力发展清洁、环保、可再生的绿色能源。为此,北京市政府出台了一系列规划、计划、发展纲要和清洁能源利用补贴政策,以配合“绿色奥运”主题的实现。此举加快了北京市利用清洁能源的步伐,扩大了清洁能源的利用面积,提高了人们对清洁能源的认知程度,在一定程度上缓解了北京市能源危机。

  清洁能源包括地热能、风能、太阳能、生物质能、水能、海洋能等多种能源,北京市目前主要利用的是太阳能和地热能。其中地热能更是以其具有清洁环保、高效节能、可再生、技术成熟等优点,成为了北京2008年奥运会大力发展能源之一。在北京市出台的一系列规划、计划、发展纲要和补贴政策中,均重点提出了大力发展地热能,根据《北京奥运行动规划》提出的目标和任务,为实现“绿色奥运”的理念,提高城市可持续发展能力,北京市政府制订的《生态环境保护专项规划》中提出:要大力发展可再生能源,开发地热资源,2007年全市地热、地温供暖制冷面积达到500万平方米。《北京城市总体规划(2004年~2020年)》中第124条提出:因地制宜地发展新能源和可再生能源;积极发展新能源,推广热泵技术,推进浅层地热、风力发电、太阳能发电等能源新技术产业化进程;鼓励利用垃圾、污泥进行发电和制气。

  目前,据不完全测算,北京市利用地热资源进行供暖、制冷的建筑面积已经超过600万平方米,而且采用地热供暖、制冷的建筑面积在以越来越快的速度递增,因为其具有零污染、零排放、高效节能的特性,相信在不久的将来,定能够为改善首都能源构成、加强首都节能减排工作做出更多贡献。

(责任编辑:海盗)

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