地下水源热泵系统和太阳能辅助热源系统的地温场数值模拟研究

地下水源热泵系统的地温场数值模拟研究对浅层地热能开发利用项目具有重要意义。通过TOUGH2建立地下水源热泵系统的水-热耦合模型,模拟了研究区多年地温场变化趋势以及抽灌井温度变化。结果表明地下水源热泵系统运行10年后部分组团出现大量冷堆积现象,影响供暖温度。依据本结果,结合场地条件,针对冷堆积现象采用太阳能辅助热源系统进行系统强化设计,并模拟研究强化后的地温场多年变化趋势,结果表明太阳能辅助热源系统可以有效提高供暖温度。     

基于三维地质建模的北京市昌平新城地热资源量评价

地热是一种清洁的可再生能源,开发利用北京市地热能可以为改善北京地区的大气环境发挥重要作用。对北京昌平新城区进行地热资源量评价,为合理开发利用地热资源提供科学依据。在分析昌平新城区内的地质条件、地热地质条件后,创建了昌平新城三维地质模型,以此计算热储体积;运用热储法获得区内地热储量,并分析地热资源的分布。采用三维地质建模方法,实现了研究区地质结构的可视化和地热储量的准确计算。研究区的热储总体积为4.876×10¹¹ m³,地热储量为5.42×10¹⁶ kJ,地热流体可开采量为6.04×10⁶ m³。研究区的地热资源潜力较大,可为当地绿色发展提供支撑。     

地下水地源热泵系统应用对地温场的影响

通过建立地下水地源热泵系统试验场,运行热泵系统,并进行地下水温度连续监测,分析应用地下水地源热泵系统对地温场的影响。抽水井与回灌井之间以及回灌井附近的地下水温度随系统运行明显变化。系统运行后,回灌水体将以不规则边缘的透镜体贮存于含水层中,以回灌井为中心向外围扩展,水温最低或最高点位于含水层中部。粘性土相对隔水层的温度变化幅度、影响范围均小于含水层。由于热量的累积效应,即使是冷热负荷均衡的热泵系统,运行一个采暖、制冷周期后也将在热源井附近的抽、灌水含水层以及相邻的隔水层中形成冷量或热量的小范围聚积。     

上海地源热泵系统对地质环境的热影响分析

根据地源热泵工程试验场两年监测数据,分析了地下换热区地温场分布特征以及地源热泵系统短期运行对地质环境的热影响效应。换热区地温场分布主要受气温、建筑冷热负荷、原始地温、岩土导热系数、与换热孔距离等因素影响。在吸排热比基本平衡的条件下,地源热泵系统对地质环境的热影响较小。选择合理的埋管间距,充分利用地源热泵的热回收功能,采用冷却塔—地埋管、地表水—地埋管等复合系统,有助于消除吸排热比不平衡现象。     

天津地热资源评价与综合研究

以4 000 m以浅的主要热储层为研究对象,通过总结天津地热资源特征及勘查现状,利用热储法结合水均衡法和数值耦合优化管理模型计算天津市主要热储层30 a热流体可采资源量及可采热量。结果表明: 到2045年底,热储法结合水均衡法计算的热流体可采资源量和可采热量分别为27.012×10¹⁸ m³和47.0×10¹⁶ J; 数值耦合优化管理模型计算的热流体可采资源量和可采热量分别为26.6×10¹⁸ m³和49.74×10¹⁶ J; 2种方法计算结果基本一致。该计算结果可为天津市地热资源合理开发及科学管理提供依据。     

歧口凹陷区新近系馆陶组热储特征及成因机制

渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷内赋存极为丰富的地热资源,其中新近系馆陶组热储最具开采价值,开展馆陶组热储地温场、孔渗条件、地热水循环规律和成因模式研究对认识馆陶组地热资源属性,合理开发地热资源具有重要意义。通过分析该区钻探、物探、测温、开发数据等资料,确定歧口凹陷内馆陶组热储为沉积盆地传导型地热系统,深部地幔热流和地壳内放射性生热以热传导方式传热,地热异常分布受基岩起伏的控制,在沧东断裂、滨海断裂附近出现高温地热异常,地温梯度可达5.0℃/hm以上。馆陶组热储的孔渗条件南北两侧较高、中部较低,热储孔隙率整体在26%以上,渗透率在390×10^-3μm²以上,单井涌水量平均60 m³/h,是优质热储。地热水主要来源于古大气降水,由北部燕山补给,沿地层深循环,吸取岩石热量后形成地热水。歧口凹陷区馆陶组热储地热资源量为41.81×10¹⁸ J,尤以天津滨海新区和河北黄骅市分布最广,占总资源量的95%,资源与需求匹配度高,具有良好的开发利用前景。     

华北盆地梁村古潜山岩溶热储聚热机制及资源潜力

地热是一种绿色低碳的清洁能源,其规模化开发利用对减少碳排放量与改善大气环境意义重大,为促进中低温水热型地热流体发电技术在实现“双碳”目标中的应用,本文在揭示梁村古潜山潜凸起岩溶热储聚热机制、评价资源潜力的基础上,对10 MW地热电站示范工程的资源保证能力进行了论证.通过地温梯度、大地热流值与构造格架、岩石热导率相关性对比分析,岩溶发育特征、热储富水性与构造、岩性、水动力条件组合关系研究,揭示了梁村古潜山潜凸起岩溶热储的四元聚热机制：一元为华北克拉通破坏、岩石圈减薄导致的高大地热流传导聚热,二元为凸起区高热导率分流聚热,三元为深大断裂带对流聚热,四元为成岩压密水对流聚热;计算出梁村古潜山潜凸起寒武系-奥陶系裂隙岩溶热储中蕴藏的可利用热资源量为2.218 3×10¹⁹ J、地热水资源量为6.34×10⁹ m³.在四元聚热驱动下,形成了梁村古潜山潜凸起高地温梯度岩溶热储地热田,其热能量与地热流体资源量满足10 MW地热电站建设需求.     

雄安新区地热资源潜力评价

分析地热资源的形成、准确评估地热资源量是实现雄安新区地热资源可持续开发利用、推进碳中和的重要途径之一.本文通过研究雄安新区26口地热勘探井及水质分析、试采试验等数据,对地热田内馆陶组、寒武系、蓟县系雾迷山组、高于庄组热储的空间分布范围及热储特征进行了分析,采用可采系数法和采灌均衡法评价了雄安新区地热资源量.结果表明,采灌均衡法计算的可采资源量和热量远大于开采系数法.采灌均衡法更贴近实际开发条件,且可靠性经过了比拟法验证.采灌均衡条件下全区地热流体可开采资源量为401.77×10⁶ m³/a,地热流体可开采热量为1 013.2×10¹⁴ J/a,折合标准煤346.99×10⁴ t/a.以上研究可优化新区地热资源区划,推动“碳达峰、碳中和”目标实现.     

地源热泵系统地下水热量运移阶段特性模拟研究

含水介质中地下水热量运移过程模拟是地源热泵系统这类新型浅层地温能利用工程科学论证的重要内容。通过建立饱和含水介质中热量运移对流-弥散数学模型,模拟了拟建地源热泵系统理想的对井抽-灌运行特定水流及热源条件下地下水热量运移过程。结果表明热泵系统完整运行周期(一年)内地下水热量运移过程具有显著的"阶段性"特征,"夏、冬抽-灌输运"和"春、秋停运蓄存"两阶段取决于不同的作用因素。从数学和概念模型两方面讨论了地下水流作用对热量输运过程的决定性影响,说明不同时期抽、灌井互换运行是解决拟定工作模式下热(冷)能浪费问题的理想途径。     

天津市浅层地热能存在的热堆积问题及解决方法探讨

通过对天津市浅层地热能地质环境动态监测系统获得的地埋管换热器周围温度场动态变化数据的归纳分析,得出以下结论:大部分地源热泵工程能满足建筑供暖制冷需求,地埋管换热器周围土壤在运行一个制冷供暖周期后能恢复到原始地温,不会对地质环境产生影响;一小部分地源热泵不能满足建筑制冷供暖需求,地埋管出水温度不能达到设计要求,换热器周围土壤温度出现持续的升高,在下一个制冷供暖周期不能恢复到原始地温,存在热堆积问题。在分析存在问题的基础上,提出以下可行解决方法:增加换热孔间距、调整换热孔群布置方式、地埋管与抽水井耦合开发利用、复合式供暖制冷系统以及深浅间隔布置的换热孔设计方式。     

民航华北局山西办公楼分散式地源热泵空调系统设计运行分析

本文介绍民航华北局山西办公楼地源热泵空调系统设计,重点介绍:1.室内分散式热泵系统(水环热泵)及室外地埋管换热系统的设计思路;2.太原地区粉质粘土地质结构冬夏季土壤换热量;3.运行情况。     

区域流场作用下地下水地源热泵系统抽灌模式对地温场的影响

通过建立三维水热耦合数值模型,对区域流场作用下,地下水地源热泵系统运行一个采暖、制冷周期后,不同的抽灌井布局以及交替方式下,地下水地源热泵系统地温场的演变趋势进行模拟分析。结果表明,地下水的天然流速越大,越有利于热量的运移,有助于抽灌井连线垂直于地下水流方向的垂直布局以及地下水流向由抽水井指向回灌井的平行布局下的地温场演化,但不利于地下水流向由回灌井指向抽水井的平行布局下的地温场演化和温度恢复。一般的天然地下水流速条件下,由于含水层储能效应,进行抽灌井季节性交替模式的系统运行效率较高。     

典型地埋管系统模拟工况地温场特征研究

地埋管热泵是开发利用浅层地温能的一种方式,土壤温度场在地源热泵运行前后的分布情况,是地埋管热泵计中考虑的重要因素。文章在南京典型地埋管热泵工程布设监测孔,分别在能源桩和距离能源桩1.2 m、2.1 m、3 m处不同层位埋设监测设备,分析地温场的时空演变规律,得到热量的传递情况和温度的变化规律,并采用多元回归分析方法拟合地温场的变化方程,得到了能源桩地温随时间和深度的变化方程以及地温随时间和距离的变化方程。结果显示,随着距能源桩水平距离的增加,温度变化减小;随着深度的增加,土壤温度的影响范围减小,热量传递速率逐渐降低。     

基于三维地质建模的地热资源潜力评价：以施甸地热区为例

传统热储法进行地热资源评价虽简便,但评价结果误差通常较大,本研究以施甸地热田为研究区,基于区内地质和地热地质条件,结合地球物理和钻孔资料,用GMS软件建立了三维地质模型,展示了研究区地热储层和盖层的展布情况.考虑到研究区内地热资源评价参数的差异,按照热储温度将研究区划分为9个子区,结合已建立的三维地质模型计算热储体积,利用改进的热储法来准确、动态评价研究区的地热资源量,计算出研究区地热水中储存的热量为1.38×10¹⁷ J,热储岩石中储存的热量为1.49×10¹⁹ J,地热资源总量为1.5×10¹⁹ J.根据地热水可开采量计算结果,若合理开发利用施甸地热水资源,每年可节约4.36×10⁷ t标准煤.本研究为施甸地热资源的科学、合理评价提供了新的模式.     

鲁北平原地下咸水浅层地热能开发利用条件研究

为了解决鲁北平原区农村冬季清洁供暖问题,扩大地下水地源热泵系统的应用规模,以区内广泛发育的咸水体为研究目标,在简述第四纪地层特征的基础上,阐明了第四纪含水砂层与咸水体的分布特征,总结了区内以往开展的4个浅层地热能勘查项目所施工的水文地质勘探孔抽水试验与回灌试验成果。结果表明: 研究区咸水含水层单井涌水量320~475 m³/d,单位涌水量12.76~28.3 m³/(d·m),自然回灌条件下单井回灌量30~56 m³/d,单位回灌量5.85~17.5 m³/(d·m); 单眼开采井可供暖面积为3 481.02 m²,可满足约35户农村住宅的冬季供暖需求; 研究区在进行浅层地热能开发时建议优先选择地下水地源热泵系统,对于供暖/制冷能耗需求较小的农村单户建筑,可选择地埋管地源热泵系统进行分散式供暖/制冷。     

广西地热资源特征与潜力评价

【研究目的】广西地热资源分布广泛,是一种极具竞争力的低碳可再生清洁能源。目前,针对广西地热资源赋存规律、分布特征和资源潜力的系统性研究相对薄弱,在一定程度上制约了广西地热资源的综合性开发和利用。【研究方法】本文基于“十二五”以来广西浅层地温、水热型和干热型地热资源调查评价最新成果,对广西壳幔圈层结构、现今地温场特征和地热资源分布规律进行系统性分析;采用不同的资源量估算方法,分别对浅层地热能资源、水热型地热资源和干热型地热资源的开发利用潜力进行评价。【研究结果】研究表明,广西地热资源丰富,发育明显的赋存规律和分区分带性特征。其中,广西浅层地热能资源和水热型地热资源均以直接利用为主要开发方式,13个主要城市浅层地热能资源总热容量为1.23×10¹⁵k J/℃,年可开采利用资源量为1.36×10¹²kJ/a,折合标准煤1.67×10⁸t;广西现有温(热)泉出露点24处,地热开采井28口,地热能资源总量为2.56×10¹⁷kJ,折合标准煤87.58×10⁸t;地热流体年可采热量为28....     

山东省鲁北地区浅层地热能资源评价

鲁北地区于2001年已陆续开始应用热泵技术开发浅层地热能,但区内的浅层地热能资源评价工作却严重滞后,制约了区内浅层地热能资源的开发和合理利用。为促进鲁北地区浅层地热能的开发利用,省政府拿出专项资金,开展了鲁北地区浅层地热能的资源评价工作,前期在调查区域内开发利用现状和摸清地质条件的基础上,采用层次分析法,分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行了开发利用适宜性分区,采用热储体积法对该区的浅层地热容量进行了计算,得出鲁北地区浅层地热容量为29．386×10^15 kJ/℃;并根据适宜性分区结果,分别对地下水式和地埋管式地源热泵适宜区、较适宜区可利用换热量也进行了计算,得出地下水式地源热泵200 m以浅可利用换热量为0．8489×10^10kW·h,地埋管式地源热泵200m以浅可利用换热量为6．5261×10^12kW·h。     

现场热响应试验测试数据对比及应用分析

勘查评价浅层地热能地质条件及换热能力是高效开发浅层地热能资源的关键基础,对高效、可持续利用浅层地热能起着举足轻重的作用。不同区域地质条件千差万别导致地下换热效果不同,目前现场热响应试验,是地埋管地源热泵系统区域调查评价和应用项目场地勘查中,采用的重要勘查手段。通过现场热响应试验获得地温场初始地温、岩土体的热物性参数,计算得出每个地埋孔的换热能力即换热功率,可为评价地埋管地源热泵系统适宜区域的浅层地热换热功率提供依据,指导地埋管地源热泵系统地下换热系统设计。本文主要对地层初始地温、不同测试功能测试所得数据,进行了对比及应用分析,对指导现场热响应试验的科学合理应用,具有重要的参考意义。     

北京已有1050万平方米建筑用上浅层地温能

本刊讯 北京从本世纪初开始成规模地应用浅层地温能为冷,热源的热泵集中采暖、制冷工程,到2007年9月底,全市已有1050万平方米的建筑用上浅层地温能供暖制冷。这些工程既有国内目前运行最大的地源热泵系统工程——中石化管理干部学院地源热泵空调系统、天湖国际会议酒店岩土源热泵空调系统、国家北方苗木基地地源热泵空调系统、用友软件园地源热泵及冰蓄冷中央空调系统等,又有地下水源热泵系统,     

沧县隆起中段献县凸起和阜城凹陷岩溶型地热资源特征

为探究华北平原的岩溶热储分布规律,以及如何高效开发利用献县凸起和阜城凹陷地热田的地热资源,结合前人研究成果与已有地热井的测井、地震、水化学等资料,分析了岩溶热储分布规律以及献县凸起和阜城凹陷地热田的四大要素即“源、储、通、盖”等地热地质条件,建立了地热田概念模型,并精细评价了地热资源量。研究表明地热田是形成于渤海湾盆地新生代伸展断陷背景下的受深大断裂控制的传导型地热田,主要以大气降水为补给水源,深大断裂和岩溶不整合面为水运移通道。来自太行山和燕山的水再补给、汇聚,在献县凸起及阜城凹陷岩溶热储中富集,形成中-低温传导型地热系统,具有良好的盖层以及高达3.63~5.31 ℃/100 m的地温梯度。蓟县系岩溶热储顶板埋深1 400~1 500 m,有效厚度累计336.1 m;奥陶系岩溶热储顶板埋深2 000~2 500 m,有效厚度累计55.3 m。献县凸起地热田蓟县系岩溶热储可采资源量3.75×10⁹ GJ,折合标煤1.28×10⁸ t,年开采地热资源量可满足供暖面积4 523×10⁴ m²;阜城凹陷奥陶系岩溶储可采资源量0.80×10⁹ GJ,折合标煤0.27×10⁸ t,年开采地热资源量可满足供暖面积954×10⁴ m²。献县凸起及阜城凹陷地热田开发潜力巨大。