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地熱資源在新農村建設中的應用

更新時間：2020-07-20　點擊量：1929

地熱能是新能源的一種，利于人口、經濟、社會和生態的可持續發展。我國農村擁有著大量的潛在的地熱能源。本文以黃岡市羅田縣三里畈鎮的地熱資源為研究對象，分析了當地新農村建設中地熱資源開發利用存在的主要問題，并提出了開發當地地熱資源的對策。

　　一、引言我國廣大農村地區擁有豐富的可再生能源資源，開發和利用這些可再生能源，是改善生態脆弱地區的生態環境和促進農村經濟持續發展的重要手段。因此，合理開發可再生能源、轉變能源利用結構是今后較長時期解決農村能源消費問題的重要途徑。

　　地熱能是潔凈的可再生能源，是一種以水為介質把熱帶到地表的溫泉水，具有熱流密度大、容易收集和輸送、參數穩定（流量、溫度）、使用方便、*且無二次污染等優點，其不僅是一種礦產資源，同時也是寶貴的旅游資源和水資源，具有大的開發利用價值。

　　三里畈鎮作為社會主義新農村試點之一，擁有大量豐富的地熱能。地熱能的開發利用帶動了該地的旅游業、房地產業、農業的發展，有效提高了農民的生活質量。

　　二、羅田縣三里畈地熱資源利用的主要思路1、羅田縣三里畈地熱資源研究區的概況羅田三里畈溫泉距離武漢市165公里，位于羅田縣三里畈鎮，是去薄刀峰、天堂寨風景區的途經之地。該地地熱資源豐富，地熱田面積為1.4平方公里，有高溫井7口，礦泉井2口，取水平均溫度63℃（高溫井75℃），服務年限以150年計算，允許開采量為3566.64噸/日，折合熱量1.555×108千卡／日，相當于標準煤22.2噸/日。水質類型為硫酸鈉型，PH值7.1―8，水質分析總硬度9.53，暫時硬度1.68，長期硬度7.85，耗氧量0.48毫克/升，固形物1018.41毫克/升，SiO2120毫克，游離CO2：侵蝕CO2=18：1.3，溫泉水中含有對治療人體多種疾病具有特殊功效的放射性微量元素，其中以鐳（Ra）、鈾（U）和氡（Rn）為主。目前，開發利用尚未展開。

　　2、羅田縣三里畈地熱資源利用途徑分析地熱能的利用分為兩種方式：一類是地熱發電，另一類是地熱直接利用。

　　羅田縣三里畈地熱屬于低溫地熱資源（70℃以下），可用于冬季采暖、夏季制冷和全年供應生活熱水，以及地熱干燥、地熱種植、地熱養殖、娛樂保健等，實現了地熱能的梯級綜合利用，地熱能的利用率達到70%～80%。

　　（1）地熱供熱供暖。將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發電的地熱利用方式，因為這種利用方式簡單、經濟性好，因此倍受各國重視，特別是位于高寒地區的國家，如日本、冰島、法國、美國、新西蘭等都在大量利用地熱采暖。其中冰島開發利用得好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上個地熱供熱系統，現今這一系統愈發完善，每小時可從地下抽取7740噸80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為“世界上清潔的無煙城市”。我國利用地熱供暖和供熱水發展得也非常迅速，在京津地區已成為地熱利用中普遍的方式。羅田縣三里畈地熱地處大別山南麓，地處武漢、黃石、鄂州、合肥、九江等大中型城市之間。其*的地理優勢，為推動當地經濟發展提供了重要支撐。在此地開發地熱能旅游產業的發展，并利用供暖后的地熱水，開辦帶有洗浴、游泳的溫泉公寓、溫泉賓館，不僅提高了房屋配套設施的規模、檔次和房屋的銷售價格，而且在促進房地產業加快資金周轉速度的同時，拉動了項目地區上下游產業的聯動，從而形成了新的農業產業鏈。這些對改善當地人民生活、活躍當地經濟、擴大就業、增加農民收入極為有利，不僅能節約能源、運輸、占地等，而且也大大改善了大氣環境，經濟效益和社會效益十分明顯。

　　（2）農業利用。地熱在農業中的應用范圍十分廣泛。將地熱能直接用于農業在我國日益普遍，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。從我國已取得的地熱農業利用的經驗看，地熱加溫養殖不但能保證特種水產品安全越冬、全年生長，而且成本低、效益高，在三里畈具有推廣價值。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農田，熱水培育良種，加快育種周期，使農作物早熟增產；利用地熱建造溫室種菜和養花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產量等；利用地熱大力發展養殖業，如培養菌種，養殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。用地熱水養魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產率；用地熱水養殖浮蓮、紅萍、綠萍等飼料，產量高、生長快。地熱能的梯級綜合利用，提高了地熱能的利用效率，實現了能源可持續發展同經濟發展的雙贏。

　　（3）溫泉旅游療養。溫泉旅游是世界上古老的休閑度假旅游方式之一，雖然經歷幾千年起伏的發展歷史，溫泉旅游仍是目前主要的度假旅游主題之一。地熱作為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜，其在醫療領域具有可觀的前景。三里畈鎮的地熱取水平均溫度63℃（高溫井75℃），溫度較高，含有多種對人體有益的微量元素，對早期的高血壓、動脈硬化、心肌炎、痛風、風濕病、關節炎、肌腱炎、肌勞損、精神病和皮膚病均有很好的療效。因此在當地充分發展溫泉療養行業是大有可為的。同時可以依托溫泉，發掘當地地方特色，突顯生態特點，融合鄉土文化，將地熱的開發提升到以溫泉為主題的層面，形成旅游、商務、休閑、會議、療養、娛樂和餐飲一體化的多功能全天候的度假勝地。

　　三、羅田縣三里畈地熱資源利用存在的主要問題1、科學管理和資源保護及地熱開發利用沒有同步由于缺乏統一規劃，管理監督不嚴格，三里畈鎮溫泉賓館遍地開花，當地居民錯誤地認為地熱是一種取之不竭的資源，因此出現了地熱資源盲目開發的現象，導致地熱井出水能力下降，溫度降低。此外，用過的地熱水直接排放，白白浪費并對環境造成污染，而很多熱區因回灌率低，長此下去，將會導致地熱水位逐年下降，地面坍塌。

　　2、地熱利用規模小，效益小，開發綜合利用率低三里畈通過示范點發揮農村能源的綜合效益，輻射帶動周邊農戶，激發農村居民能源建設的熱情，事實上這個目的已經達到，但是由于資金的缺乏，項目一直沒有動工。

　　3、政策及激勵措施力度不夠在現有技術水平和政策環境條件下，經濟激勵力度弱，相關政策之間缺乏協調，政策的穩定性差；并且地熱資源大多數可再開發利用成本高，大企業不愿意投資，因此延緩了地熱產業的發展。

　　4、市場保障機制還不夠完善長期以來，我國農村地熱能發展缺乏明確的發展目標，沒有形成連續穩定的市場需求。雖然國家逐步加大了對其發展的支持力度，但由于沒有建立起強制性的市場保障政策，無法形成穩定的市場需求，地熱能的開發缺少持續的市場拉動，致使我國地熱能開發技術發展緩慢。

　　5、技術開發能力和產業體系薄弱除水力發電、太陽能熱利用和沼氣外，我國地熱能開發的技術水平較低，缺乏技術研發能力，設備制造能力弱，技術和設備生產較多依靠進口，技術水平和生產能力與*水平差距較大。

　　四、對策建議1、成立專門管理機構，立法加強地熱資源的統一管理編制開發利用與保護規劃，合理配置地熱資源，實行總量控制開采，分層分質利用。注重地熱開發中的環境保護，綜合利用以降低尾水排放溫度，減少對環境的影響。開展地熱流體動態監測工作，加強地熱尾水回灌率，有助于減少地面的沉積并可對熱田補充水源；對廢水及排出氣體進行及時處理，將污染降到低程度。

　　2、加大資金扶持力度，構建新型管理機制設立農村可再生能源發展專項經費，列入同級財政預算，形成相對穩定的資金投入機制，并引導縣、鄉、村三級農村能源建設投入體系。要本著“誰投資、誰受益”的原則，進一步明確農民投資的主體地位，充分調動農民投資投勞的積極性，通過制定優惠政策，吸引社會資金和企業參與農村能源項目建設。進一步簡化審批手續，減免有關稅收和管理費、規劃費，扶持做大做強。

　　3、制定促進發展農村能源投資的優惠政策地熱能開發是一項具有深遠意義的環保事業。目前農村地熱能的開發與利用還沒有得到重視，如果能得到國家宏觀調控政策的保護，從稅收、財政和融資等各方面建立和完善可再生能源企業資金扶持體系，地熱能將得到長遠發展。

　　4、完善市場保障機制建立健全技術服務網絡，加強農村地熱資源科學研究、技術指導和培訓、信息咨詢、安全管理等公益性的服務。鼓勵企業、科研單位、高等院校、群眾性科技組織和個人研究開發新農村地熱能技術和產品，加快成果轉化。

　　5、加快建立產業化服務體系圍繞國家及省部下達的重點項目建設任務，以及滿足農民對農村可再生能源科技產品的需求，積極興辦行業協會、技術服務站、能源技術服務公司等經濟實體，不斷拓展產業化發展空間，逐步形成比較完善的產業化服務網絡，為推動農村能源事業的健康發展提供強有力的物資保障。重點扶持從事農村能源新技術、新工藝、新產品和新裝備研發的生產企業。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統/地熱普查/地溫監測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統/礦建凍結法施工溫度監測系統/深井溫度場地溫監測系統

TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

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地熱資源在新農村建設中的應用

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