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地暖供热装置研究论文

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地暖供热装置研究论文

一、国外研究利用现状与发展趋势

1.早期发展阶段

浅层地热能的研究与开发利用是随着热泵技术的研究与开发而兴起的。早在186年前(1824年)法国物理学家卡诺奠定了热泵理论基础。之后英国的物理学家焦耳论证了改变气体的压力引起温度变化的原理。英国勋爵汤姆逊教授首先提出了“热量倍增器”可以供暖的设想。1912年,瑞士苏黎世已成功安装了一套以河水作为低品位热源的热泵设备用于供暖,并以此申报专利,这就是早期的水源热泵系统,也是世界上第一个水源热泵系统。

在此之后的几十年,地源热泵基本处于实验研究阶段,并先后有地表水源热泵、地下水源热泵及土壤源热泵系统的问世与发展。20世纪30年代地表水源热泵系统问世,是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。欧洲第一台较大的热泵装置是1938~1939年间在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的,它以河水作为热源,供热能力175k W;20世纪40~50年代,瑞士、英国早期使用的地表水源热泵地下水源热泵系统除了用于建筑物采暖外,还用于游泳池加热和人造丝厂工艺加热和鞋厂空调等。随后欧洲其他一些国家也开始安装地表水源热泵系统,热泵系统的供热量不断增大,性能系数也有很大提高。

地下水源热泵也诞生于20世纪30年代,到1940年美国已安装了15台大型商用热泵,其中大部分是以井水为热源。1937年,日本在大型办公楼内安装了2台194k W 压缩机带有蓄热箱的地下水热泵系统,其性能系数达。至20世纪40~50年代,美国应用的主要是地下水地源热泵。

1941年,第二次世界大战爆发后,影响和中断了空调供暖用热泵技术的研究和发展。二战结束后,热泵技术研究及应用逐步恢复,至1950年美国已有20个厂商和10余所大学研究单位从事热泵开发研究,在当时拥有的600台热泵中,50%用于房屋供暖。地埋管式地源热泵技术初始于美国和英国。1950年前后,两国开始使用地埋管吸收地热作为热源为家用房屋供暖的小型土壤热泵。1952年,美国约出厂1000套热泵,1954年出厂约2000套热泵。由于地源热泵的日趋成熟,有力地促进了浅层地热能的广泛应用。

1957年,美国军用基地住房大量采用热泵供暖代替燃气供热方案,热泵产量达2万套,1963年年产量增加到万套。至20世纪60年代初,美国安装的热泵机组已达近8万台。但当时压缩机质量尚不过关,设备费用高而影响了热泵供暖技术的推广,开始处于停顿状态。

到1964年,热泵可靠性的问题已成为一个十分严峻的问题。60年代电价持续下降,使得电加热器的应用不断增加,限制了热泵的发展。

2.迅速发展阶段

20世纪70年代,世界石油危机的出现,又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣,又开始大量安装与使用地下水源热泵,热泵工业进入了黄金时期。这一时期,世界各国对热泵的研究工作都十分重视,诸如国际能源机构和欧洲共同体都制定了大型热泵发展计划,热泵新技术层出不穷,热泵的用途也在不断地开拓,并广泛应用于空调和工业领域,在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

热泵真正意义的商业应用也只有近20年的历史。20世纪90年代后,随着环保要求的进一步提高,美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明:美国地下水源热泵的生产量从1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美国,截止到1985年全国共有万台地源热泵,而1997年就安装了万台,到目前为止已安装了40万台,而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中在新建筑中占30%。目前,每年大约有5万套地源热泵在安装,其中开式系统占5%。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会,该协会在近年中将投入1亿美元从事开发、研究和推广工作。

欧洲一些国家由于采取积极的促进政策(包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等),热泵市场得到快速发展。1997年,欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年,欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为万台,其中地下水源热泵约占。与美国的热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅部地热资源,地下土壤埋盘管的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计,在家用的供热装置中地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。

3.发展趋势

近年来,各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。美国和加拿大一些大学和研究机构,对于土壤源热泵进行了较深入的试验研究,取得了一些重要数据。美国能源部(DOE)、美国环保局(EPA)及爱迪生电器学会(EEI)、国家农业电力合作公司等财团组成一家政府参与的工业设施国际集团,推广热泵供暖系统。目前从国外发展趋势看,开发利用浅层地热能,将是地热资源开发利用的主流和方向。

浅层地热能是宝贵的新型能源。与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比,浅层地热能是一种在开采利用时间上,可人为控制使用的可再生能源,是集热、矿、水为一体,具有洁净、廉价、用途广泛的新能源。开发利用浅层地热能可以降低常规能源消耗,减少环境污染,尤其是大气污染,又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用,具有显著的商业价值。因此,引起了各国对其开发利用的重视。特别是1973年世界能源危机以来,浅层地热能的勘查与开发利用正在迅速向深度和广度发展。

4.地下水热运移数值模拟研究进展

地下水源热泵运行后,回灌井注入含水层的冷热能会在对流和热传导的作用下向抽水井运移,从而对地下水温度场产生影响,因此有必要对地下水热运移过程进行深入研究。数值模拟方法以其高效性、便捷性和灵活性等众多优势,逐渐成为研究这一问题的有效工具。鉴于此,本节对国内外地下水热运移数值模拟研究进展进行回顾,为本专题的后续研究提供基础和参考。

从20世纪70年代末开始,国外提出了许多描述含水层中热量运移的数学模型.Mercer等(1985)、Crawford等(1982)以及Mirza等对含水层储能的一些模拟技术进行了讨论。1985年.和等统计了当时已有的21个热运移数学模型,所有这些模型均只考虑对流和热传导作用,忽略了自然对流对热运移的影响,除了两个是三维水流耦合模型外,其余均为一维和二维的。Tsang等(1981)和Sykes等(1982)曾先后利用有限差数值模拟方法,对Auburn大学第二期地下含水层储能野外试验中水和热量运移规律进行了模拟研究,模拟结果与试验观测结果基本吻合。Buscheck等(1983)利用Aubum大学储能试验前两个周期的资料进行了二维数值模拟,并在模拟过程中考虑了自然对流的影响。Rouve等(1988)应用有限元模拟方法对德国Stuttgart大学的人工含水层季节性储能试验进行了二维数值模拟,并对含水层中各填充亚层的渗透性空间组合进行了优化。Molson等(1992)利用加拿大Ontario武装基地潜水含水层储能试验数据,对该试验过程进行了三维有限元模拟,其中考虑了自然对流影响和密度随温度的变化,该模型相对比较完整,但是试验条件比较简单,且连续性方程不尽完善。Forkeli等(1995)利用二维轴对称模型和三维有限元模型对人工含水层储能系统的储能效果进行了模拟研究,并通过对比模拟确定了效果最佳的人工储能系统。Travi等(1996)建立了二维非稳定流模型,通过数值计算给出了一个含水层剖面上温度的变化。Chevalier等(1999)应用随机游离法对多孔介质含水层储能进行了模拟研究,发现区域地下水的流动能够加速所储热能向下游含水层中扩散,从而降低所储热能的回采率。Nagano(2002)通过实验室试验和有限差分数值模拟研究得出,如果储热过程中回灌水的温度较高(>;50℃),含水层中将很可能发生自然对流现象,从而使得利用含水层储能的热回收率将受到较大影响。Chounet等(1999)利用混合有限元法对土壤中水流和热量运移进行模拟,提高了模拟精度,但所用模型是一个剖面的二维模型。

国内对地热数值模拟研究始于20世纪80年代后期,张菊明等(1982)用有限元法模拟了二维地热运移问题,并给出了有限元程序。李竞生等李竞生,王广才 1989.平顶山八矿热水补给来源及条件方式.煤炭科学研究总院西安分院科研报告.对平顶山地温场分别建立了二维和三维温度场数学模型,并采用有限元法求解,但是此模型仅是一个稳定的模型,并没有对水流场的变化规律进行研究。薛禹群等(1987)对上海储能试验建立了三维数学模型,且考虑了热机械弥散,但水流模型是一个稳定模型,用简单的解析表达式代替水流模型,没有考虑水密度随温度的变化和水动力黏滞系数随温度的变化。张菊明(1994)建立了三维地温场数学模型并提出了有限元解法,但没有考虑水流方程。胡柏耿胡柏耿.1995.地热田中的传热传质研究.北京:清华大学博士学位论文.采用二维双孔隙介质模型模拟了地热田中传热和传质过程,并分别模拟了西藏那曲地热田和羊八井地热田的热质运移规律。任理等(1998)用交替方向有限差分法研究了土壤二维水热运移规律。何满潮等(2002)首先研究了地下热水回灌过程中渗透系数变化规律,然后针对单井、对井回灌过程中渗流场的动态变化建立了地热回灌渗流场数学模型,推导了渗透系数恒定与变化不同条件下的单井、对井回灌的理论公式。

国内外专家对于专门针对水源热泵的地下水热运移也进行了一定的模拟研究。Gringarten等(1975)对地下水均匀流动条件下的含水层热能采集进行了理论研究。通过对边界条件的简化和进行适当的条件假设,建立了对井系统的热传递数学模型,并利用该模型对不同给定条件下的热突破事件进行了定量评价,为法国的对井采能系统的合理布局设计提供了有效的指导。为了定量评价目标含水层系统中热量的运移特征,从而指导采能系统的设计,Wiberg应用有限单元法,对单纯的热传导和传导-对流并存两种不同假设条件下,理想含水层系统中地温场的分布特征进行了对比模拟研究。根据美国威斯康星州的供暖和制冷负荷要求,Andrews(1978)应用二维有限元模型,定量评价预测了水源热泵利用对地下温度场的影响。模拟结果表明,与区域地下水处于静止状态的情况相比,当区域地下水以一定的速度流动时,冬灌井周围的温度降幅相对较小,而影响半径有所增加,并且温度扰动带沿水流方向发生一定的偏移。Rahman(1984)通过对含水层条件进行假设,建立了对井回灌系统的模拟模型,并对不同的回灌量、含水层厚度、初始储层温度和井距影响条件分别进行了定量模拟研究。研究结果表明,除回灌量和井对之间的距离外,含水层厚度对热突破的时间影响比较显著;而含水层的储水率和渗透系数对热突破事件的影响并不显著。为了确定开采井群和回灌井群之间的合理布局,Paksoy(2000)应用CONFLOW程序,对含水层采能过程中热锋面的运移特征进行了定量模拟研究。通过限定开采井和回灌井的水位变幅,同时确保不出现热突破,最终确定上述约束条件下开采井群和回灌井群之间的最小距离。Tenma建立了一个理想的对井模型,利用FEHM软件对不同的开采与回灌量、水井滤管长度与位置和运行周期情况进行定量对比模拟。研究结果表明,前两个因素是控制模型温度变化幅度的主要影响因素。在国内,辛长征等(2002)利用美国地质调查局编写的HST3D程序,对一典型双井承压含水层的速度场和温度场进行了全年运行模拟,由于程序的限制,模拟时采用全年固定流量和固定温度的办法。周建伟等(2008)利用基于HST3D的Flowheat程序对武汉市某地下水源热泵系统进行了模拟,并对布井方式和抽灌组合的合理性进行了分析。张昆峰等(1998)模拟了大口径井水源热泵的冬季运行工作情况,结果表明,大口径井中的井水流动为均匀下降。

二、国内研究现状及发展趋势

1.早期热泵的应用与起步阶段(1949~1966年)

相对于世界热泵的发展,我国热泵的研究工作起步约晚20~30年左右。20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1956年吕教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。20世纪60年代,我国开始在暖通空调中应用发展热泵,并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了《简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖》;1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器;1965年天津大学与天津冷气机厂研制成功国内第一台地下水热泵空调机组;1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所共同合作,进行干线客车的空气/空气热泵试验;1965年,由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组,根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程,这是世界首创的新流程;重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体,开发出中国品牌的地源热泵系统,已建成多个示范工程,越来越多的中国用户开始熟悉热泵,并对其应用产生了浓厚的兴趣。

我国早期热泵经历了17年的发展历程,度过一段漫长的起步发展阶段。其特点可归纳为:①对新中国而言,起步较早,起点高,某些研究具有世界先进水平;②由于受当时工业基础薄弱,能源结构与价格的特殊性等因素的影响,热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢;③在学习外国基础上走创新之路,为我国今后热泵研究工作的开展指明了方向。

2.热泵应用与发展的停滞期(1966~1977年)

这一时期正处于“十年动乱”期间,在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态。该期间没有一篇有关热泵方面的学术论文发表和正式出版过有关热泵的译作和著作等;国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会,也没有派人参加过任何一次国际热泵学术会议,与世隔绝10余年。只有原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导的科研小组在1966~1969年期间,坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作,于1969年通过技术鉴定,这是在“文革”时期全国唯一的一项热泵科研工作。而后,哈尔滨空调机厂开始小批量生产,首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工车间,现场实测的运行效果完全达到(20±1)℃,(60±10)%的恒温恒湿的要求.这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。

3.热泵应用发展的复苏与兴旺期(1978~1999年)

1978~1988年,我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。在此期间,为了充分了解国外热泵发展的现状与进展,大量出版有关著作,国内刊物积极刊登有关热泵的译文,对国外热泵产品进行测试与分析,积极参加国际学术交流。同时,一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一,于1987年率先在上海成立合资企业。

1989~1999年期间,我国热泵又迎来了新的发展历程。在我国应用的热泵形式开始多样化,有空气-空气热泵、有空气-水热泵、水-空气热泵和水-水热泵等。在此期间国内已有国有、民营、独资、合资等不少于300家家用空调器厂家,逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系,且水源热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计,到1999年全国约有100个项目,2万台地下水源热泵在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组,90年代中期开发出地下水热泵冷热水机组,90年代末又开始出现污水源热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究课题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器,在国外技术的基础上有所创新。

1978~1999年,中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会在其主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。

1988年,中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材;机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》,1997年出版了蒋能照教授主编的《空调用热泵技术及应用》,1998年出版了郑祖义博士著的《热泵技术在空调中的应用》;1994年华中理工大学出版社出版了郑祖义著《热泵空调系统的设计与创新》。1989~1999年,正式发表有关热泵方面论文270篇,热泵专利总数161项,而发明专利为77项。这些教材、著作、译著和论文的出版,专利技术的应用,推动了热泵技术在我国的普及与推广。

4.热泵技术的飞速发展时期

进入21世纪后,由于城市化进程的加快,人均GDP的增长,拉动了中国空调市场的发展,促进了热泵在我国的应用,应用范围越来越广泛,热泵的发展十分迅速,热泵技术的研究不断创新。热泵的应用、研究空前活跃,硕果累累。2000~2003年,专利总数287项,是1989~1999年专利平均数的倍。2000~2003年间发明专利共119项,是1989~1999年发明专利平均数的倍。2000~2003年,热泵文献数量剧增,如2003年文献数是1999年文献数的5倍。全国各省市几乎都有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃,创新性成果累累。在短短的几年中有3项世界领先的创新性成果问世,包括:同井回灌热泵系统,土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统,供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统。

5.地源热泵的应用与研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。如北京工业大学对深层地热水进行了研究,并设计了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源热泵试验系统;哈尔滨工业大学的水环热泵空调系统应用基础的研究与评价,土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的数值模拟与实验研究,土壤源热泵系统中地埋管的热渗耦合理论与关键技术研究;湖南大学建设了水平埋管土壤源热泵系统等。另外,青岛建筑工程学院、山东建筑工程学院、上海同济大学、天津商学院、重庆建筑大学等大学也进行了该方面的研究。近年来国内数所高等院校开展了土壤源热泵系统和水源热泵系统的试验研究,并取得了一些重要成果。

目前,我国浅层地热能的开发利用研究发展很快,经过近二十几年的研究和开发,热泵技术在我国已取得了很大进步,尤其是地源热泵技术发展迅速。已经初步建立了各类地下水源热泵系统的水源井施工技术和技术要求,井群设计和计算方法、水质评价和处理方法及环境评价方法等。

截止到2008年10月底,我国浅层地能应用面积超过1×108m2(《地源热泵》杂志2009年5月刊)。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等地。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场(馆)、医院、展览馆、军队营房、别墅和厂房等,应用前景广阔。

6.浅层地热能的开发利用与发展趋势

浅层地热能的开发利用涉及城市能源结构、环境保护和提高人民生活质量的重大课题。特别是浅层地下水源热泵和土壤源热泵的可再生能量采集系统是解决上述重大课题的关键,其能量采集基本不受使用地域和四季气候的影响。浅层地热能作为建筑物的冷热源初始采集更具有推广价值。

浅层地热能的开发利用不仅受到学术界和企业界的关注,政府也更加重视。《中华人民共和国可再生能源法》明确指出:国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设。该法的实施为浅层地热能的调查、评价和开发提供了强有力的依据和保障。国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会,并编制出台浅层地热能勘查评价规范,做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。近年来,随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度,实现节能减排目标,国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广,财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。各地也相继出台支持开发利用浅层地热能项目。如2006年5月31日,由北京市发改委联合市水利局、国土局等9个委办局联合发文对采用地下水源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米35元的标准进行补贴,对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米50元的标准进行补贴;沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内,对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物,原则上都要采用地下水源热泵技术规划研究。

进入21世纪,伴随中国经济的迅速发展,人们对生活品质和舒适性要求的不断提高,城市能源结构的改变,建筑市场的巨大,为浅层地热能开发利用技术的推广创造了前所未有的机遇。国内在热泵理论研究、试验研究、产品开发和工程项目的应用诸方面都取得了可喜的成果。

目前,我国已经建立了比较完善的开发利用浅层地热能的工程技术、机械设备、监测和控制系统,但回灌技术中的水质控制和回灌对储层及用水管的影响评价,堵塞井的处理技术,对井群采灌系统温度场、化学场和压力场的模拟计算方法,参数采集方法等尚在研究之中。

(英)、(美)、(德)、(瑞士)、öm(瑞典)

徐巍(译)郑克棪(校)

摘要:1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上,一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。随着降低建筑能耗压力的增加,以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高,安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。应用地热热泵的国家数量也不断上升,其中一些国家并没有传统意义上的地热资源,但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。另外,还有一些国家正在探索其应用潜力。从小的家庭安装到大功率的系统安装,各种型号的地热热泵都在增加。这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。

1 介绍

地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一,在过去的10年里,大约30个国家平均增长速率达到10%。它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度(5~30℃)就可以运行,而这些资源全世界各个国家都可以获得。在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上,人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平,到2005年,地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置,而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。来自加拿大的一篇文章中提到:“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。”这句话同当前流行的一种认识相一致:热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量,它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来,就像现在提倡可再生电能一样。2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。三个主要的技术被提到:生物能、太阳能和地热能。过去10年已经进行的工作,说明正确设计的热泵系统,无论是对单孔安装还是多孔安装,都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。最近,世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析,对于加热技术,地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低,仅次于木屑。

在这篇文章里,我们简短介绍了地热热泵技术,提出当前流行的一些综合信息。读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文,反映了它在世界范围内的快速增长。尽管地热热泵有比较高的应用潜力,但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。一些地区已经安装了很多的地热热泵,而且显示了不断增长的趋势,有些地区才刚刚开始。开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国,尤其是瑞典。刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利,法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。

2 装机

尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣,但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。据不完全统计,目前全世界范围内的装机容量可能接近10100MWt,年均利用的能量大约59000TJ(16470GWh)。实际安装的机组数量大约900000个。表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。

表1 利用地热热泵领先的国家

3 地热热泵系统

热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。输入少量的电能驱动压缩机后,可以产生相当于输入能量4倍的能量。这样的机器使热能从低温区流向高温区,实际上是一台能倒流的制冷机。“泵”说明已经做功,温差称为“抬升”,抬升越大,输入的能量越多。该项技术并不是一项新技术,1852年Lord Kelvin提出了这个概念,20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵,60、70年代获得商业推广。图1是典型的水-气型热泵系统。这样的热泵在北美应用很广泛,但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。

热泵有两种基本的配置:土壤偶极系统(闭路系统)和地下水系统(开路系统),地下系统可以水平或垂直安装,取用井水或湖水。系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型,能否经济施工水井或现场已有水井,还需场地条件。图2是这些系统的示意图。如前面的水-气型热泵所示,对于热水加热系统,家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量,冬天利用输出的热量来加热生活用水,水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式,将输出温度提高到最大来加热生活热水。

图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵

图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵

图2a 密闭环路热泵系统

图2b 开放环路热泵系统

在土壤偶极系统里,一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下,防冻液通过塑料管循环,或者在冬天从地下获得热量,或者在夏天将热量灌入地下。开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井(或者河渠、湖里,或者直接用于灌溉),主要按照当地法规执行。

其他种类的热泵系统正在兴起,如竖井和本次大会上提到的一种新类型。这些系统效率很高,但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。

热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示,在制冷模式下用能量效率比(EER)来表示,它是输出能量与输入能量(电能)之比,目前的设备基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。经过对比,空气源热泵的COP大约为2,取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。在欧洲,这个比率有时候作为“季节性运行参数”,即供暖季和制冷季的平均COP,同时要考虑系统特性。

4 地热热泵的可再生讨论

随着热泵装机的稳定增加,使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。这只是部分的认识,因为它们只涉及了供暖和制冷的表面,所以没有可再生电能的考虑。然而,这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题,一个是基于空气源热泵的问题,在能量输出时没有纯能量的增加,所以它们仅仅是一种能量效率技术。

20世纪50、60年代,当空气源热泵风靡的时候,在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。当时空气源热泵的COP一般在~之间变化。表2显示了在建筑物里能量释放的情况,60%的能量来自于空气,而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。这样,从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能,但没有剩余能量。表2的第二列是当前的数据。新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。土壤源热泵的SPF已超过。这导致了140%的效率,其中最终能量的71%来自地下。更重要的是,超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。

表2 能量和效率对比表

水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。

如果从一开始就用可再生能源发电,则所有传递的能量就都是可再生的。为了释放可再生的能量最多,建议应该尽快使可再生电能变得经济,并与地源热泵结合起来。

能量讨论可能是有争议的,但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。举个例子,当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。这归功于当前英国电网的联合。由于目前发电所排放的二氧化碳在减少,所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。随着利用可再生能源发电,建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。

如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量,则需要有几个假设条件。如果每年地热能被利用28000TJ(7800GWh),将此量与30%效率的燃油发电相比,则会节约百万桶石油,或者百万吨石油当量,减少700万吨二氧化碳的排放量。如果我们假想每年同样长时间的制冷,则这个数字会翻倍。

5 美国的经验

在美国,大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的,它高于供暖负荷(主要是北方地区),这样,估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。在欧洲,绝大多数系统是根据供暖负荷设计的,所以经常据基础荷载设计,另加化石燃料调峰。结果,欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时,平均每年2300个小时。尽管制冷模式将热量灌入地下,它不是地热,但它仍然节省能量,有利于清洁环境。在美国,地热热泵装机容量能稳定在12%,大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。目前,每年接近安装50000个热泵机组,其中46%是垂直闭路循环系统,38%是水平闭路循环系统,15%是开路系统。超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷,尤其在得克萨斯州。应该注意到这一点,热泵按照吨(1吨冰产生的制冷量)来分等级,这个吨相当于12000Btu/hr或(Kavanaugh和Rafferty,1997)。一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。

美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和89000m2的办公区(整个宾馆161650m2)提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井,提供的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%,每月节约25000美元。

6 欧洲的状况

地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷,可以满足任何的需求,具有很大的灵活性。在西欧和中欧,直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。在这种情况下,通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。相应的,在欧洲各个国家,热泵正在快速增长和发展起来。热泵系统的市场正在蔓延,从事该项工作的商业公司也在增长,他们的产品已经进入“黄页”。

欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念,还解决了噪音问题,制定了安装标准。图3是一个典型的井下热交换器型热泵(BHE)。这个系统每输出1kWh的热或冷需要~的电能,它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%~50%的能量。

图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用,典型的BHE长度大于100m

根据欧洲许多国家的天气条件来看,目前大多数的需求是供暖,空调很少需要。所以热泵通常只是用于供暖模式。然而随着大型商业利用数量的增加,制冷的需要以及这项技术推广到南欧,将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。

在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的,尤其是个人的利用。图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵,然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家(见表1)。总的情况,除了瑞典和瑞士,地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。

7 德国的经验

1996年之后,根据热泵的销售统计,德国各种热源的热泵销售情况各不相同(图5)。在经过1991年销售量小于2000台的低迷后,热泵的销售量呈现稳定的增长。地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%,2002年达到82%。而且从2001年到2002年,当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候,地热热泵的销售量仍然有所增长。将来它在市场上仍然有增长的机会,因为有较好技术前景做保证。

图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图

图5 每年德国热泵的销售数量对比图

德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的,许多小型系统安装在独立的房子里,而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿,例如冷却顶棚。热泵系统就很适合直接利用地下的冷能,不需要冷却器,它们显示了非常高的制冷效率,COP能达到20以上。第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的,同时该项技术成为一个标准设计选择。一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。

在德国,地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段,当前的重点是选型和质量安全性。像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者,避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。

8 瑞士地热热泵的繁荣

地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。目前,有超过25000台热泵系统在运行。来自地下有三种热能供应系统:浅层水平管(占所有安装热泵的比例小于5%)、井下换热器系统(100~400m深,占65%)、地下水水源热泵(占30%)。仅仅在2002年,就施工钻孔600000m,并安装了井下换热器系统。

地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。季节运行因素已大于。

各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。实际上,热泵系统的安装在1980年从零开始,经过快速发展,现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。

地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快,这种印象深刻的增长可见图6和图7。

图6 1980~2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图

图7 1980~2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图

每年的增长非常显著:新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。小型系统(<20kW)显示了最高的增长速度(大于15%,见图1)。2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt,产生的能量为660GWh。2002年施工了大量的钻孔(几千个),并安装了双U型管的井下热交换器。井下换热器的平均深度大约150~200m;超过300m深度的钻孔也越来越多。平均每米的造价是45美元左右,包括钻井、下入U型管和回填。2002年,井下换热器的进尺达到600000m。

热泵快速进入瑞士市场的原因

热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外,在地壳浅层没有其他地热能资源。另外,也有许多其他的原因,包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。

技术原因

大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件:大气温度在0℃附近,冬天日照很少,

地下浅层温度在10~12℃之间,长供暖期。

恒定的地下温度通过正确选型尺寸,可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。

地热热泵以分散方式进行安装,适合于独立用户需要,避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。

安装位置在建筑物附近(或建筑物地下),相对自由,在建筑物内对空间的要求也不高。

至少对小型系统来说,不需要进行回灌,因为在系统闲置期(夏天)地下的热能可以自动恢复。

环境原因

没有交通运输、储藏和运行的危险(与石油相比);

没有地下水污染的危险(与石油相比);

系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。

经济原因

环境友好的地源热泵安装成本比得上传统(燃油)系统的安装(赖贝奇,2001);

比较低的运行成本(与利用化石燃料供暖进行比较,不需购买石油或天然气,和燃烧器控制);

对环境友好的热泵,当地给予对用电费用优惠。

二氧化碳的排放税预计要实施。

进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵,同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。

尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖(生活热水),但一些新的利用方式正在出现(包括各种井下换热器系统,联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷,“能量堆”)。对于每2km2一台机组,它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的(在世界上前五个国家中人均装机容量)。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。

9 英国的地热热泵

在英国,路特·开尔文努力发展了热泵理论,但利用热泵进行供暖却进展缓慢。第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。

在20世纪90年代中期,通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训,英国的地热热泵开始缓慢发展。他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料,以及克服英国特有的各种问题。另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。

过去的两年时间里,热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色,例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。

在英国,很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%~60%的二氧化碳排放量。随着英国电网在将来几年变得越来越清洁,长寿热泵的排放量也会进一步下降。建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。

从非常小的起步,目前地热热泵系统已经出现在整个英国,从苏格兰到Cornwall。私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。室内安装热泵系统一般在25kW到之间,主要选择各种水对水和水对空气的热泵,安装在几种不同地质条件的地区。

最近宣称有拨款计划(清洁天空项目)会帮助建立该项技术的部门鉴定,会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动,希望对于该项技术的兴趣能够快速增长,同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。

另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究,对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究(IEA,2002)。其中第一个就是在英国展开的,研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。第一个不在室内安装的热泵仅25kW,是在Scilly的Isles的健康中心。这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展,设备尺寸和型号目前已经达到300kW。

热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。这些系统的安装采用了各种各样的类型,有简单利用地板供暖的,反循环热泵供暖和制冷的,也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。单独的或者是混合的配置都已经被采用,包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。

10 瑞典的地热热泵

20世纪80年代初期,地热热泵在瑞典开始盛行。到1985年,已有50000台热泵机组被安装。随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩,在接下来的10年里,平均每年安装2000个热泵机组。1995年,由于瑞典政府的支持和补贴,公众对地热热泵的兴趣开始增强。根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构(SVEP)统计的销售数据显示,2001年和2002年大约有27000个热泵机组被安装(见图8)。因此,安装的机组数量估计达到200000台。

目前,热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式,由于当前的油价,它替代了烧油;由于电费高昂,它又替代了电;由于方便而替代了木炭火炉。直接利用电加热的发展速度已相当减慢。除了住宅方面,还有一些大型的系统安装(包括闭路和开路循环)用于区域供暖网。所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。

瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%,即每年大约3500~4000个小时满负荷运行。整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷,有将热泵负荷增加到80%~90%的趋势。大约80%的热泵采用的是垂直类型(钻孔类型)。在住宅里,钻孔的平均深度大约125m,水平类型平均循环长度大约350m。开式、充满地下水的单U型管(树脂管,直径40mm,压力正常)几乎用于所有的热泵安装。当热量需要被回灌入地下时,双U型管有时候被采用。热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂(砾石)的钻孔热交换更强烈。地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。

图8 每年瑞典热泵销售数量对比图

用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。用来制冷的垂直式安装正在占据市场,但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。

热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势,它的优点是运行平稳、设计简洁。另外人们对各种容量控制也产生了兴趣,例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机,夏天,生活热水可以通过小型压缩机来供给。绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。瑞典生产商仍然利用的是R407C,但有向R410A转变的趋势,还有的对丙烷也感兴趣。目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体,或者热泵闲置时灌入地下。

在大型钻孔型热泵系统里,为了确保系统长期运行,不得不考虑地下热能的平衡。如果主要是满足热负荷,则在夏天必须向地下回灌热能。自然界的可再生能源,如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。在Nasby公园,在建筑物下面安装了一套系统,施工了48个200m深的钻孔,利用400kW的一个热泵基本提供热负荷,每年运行6000个小时。夏天,从附近的湖引来的地表温水(15~20℃)通过钻孔灌入地下。

11 挪威的例子

在奥斯陆的Nydalen,180个基岩井将会是给一个接近20万m2的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。

一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。通过利用热泵和地热井,热能既可以从地下采集,也可以将能量储存地下。夏天,但有制冷需要时,热能可以灌入地下。基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。在冬天,热能可以用来供暖。供暖的输出功率是9MW,而制冷是。与电、石油和天然气供暖相比,每年供暖的成本可以减少60%~70%。供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。

这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井,每个都深200m,可以提供4~10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m3,主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路,用来传递热能。

该项目总投资是6千万挪威克朗(相当于750万欧元)。这比起传统方式(即没有能量井和收集装置)多投资1700万挪威克朗。然而,每年购买的能量减少约400万挪威克朗,项目还是有利润的。这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。

能量站按计划在2003年4月开始建设,包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建设中。

该项目的细节可以在项目组和热能储存两个网站上查询。

结论

地热热泵是一个刚兴起的技术,有能力利用地下巨大的可再生贮存能量,提供高效率的供暖和制冷。它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择,在许多国家,它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。

参考文献(略)

地暖供热设计研究论文

近年来,地暖系统技术呈现热源方式多样化、结构多元化的发展态势。地暖末端技术和新产品呈现出日新月异的发展态势,在湿式地暖之后,相继出现了薄型地暖、毛细管地暖、地板空调、碳纤维电地暖、蘑菇板预制地暖、暖芯地板、环保型干式地暖、远红外干式地暖等新技术产品,总体上地暖新技术是朝着薄型化和即热化方向发展,丰富了地暖技术品种,提升了地暖系统的热品质,实现了即开即热的地板供暖效果。水电暖与热地暖对比分析(一)应用推广(1)水地暖。近年来,水地暖已成为严寒及寒冷地区集中供暖的主要方式。国家标准、规范颁布的同时,2007年建设部公告了《关于发布建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术(第一批)的公告》规定,推荐“低温热水地面辐射供暖技术”作为“新型高效采暖及空调技术”在民用建筑工程中推广使用。目前,在北方寒冷地区80%的住宅采用水地暖进行集中供暖。(2)电地暖。欧美、亚洲发达国家将电地暖作为一种清洁、新型、舒适的供暖方式。近年来,电地暖技术有所发展,但受全国电能紧张的影响,电能作为能源的供暖形式暂未被推广。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》限定了作为电加热供暖形式之一的电地暖的应范围,使得电地暖的推广应用在设计阶段即被限制,使电地暖的发展与应用受到制约。2012年来,为扼制污染,北方相关省市启动和推进“煤改电”工作。新疆启动了“蓝天工程”,北京市加速推进了“煤改电”工作,石家庄市出台了《关于印发石家庄推进电采暖的实施方案》。同时,随着我国电力工业的发展,年发电量逐年增加,国家为了提高电网电能利用效率,鼓励用户使用谷电。(二)规划与建设水地暖由三部分组成:热源、热网和用户;水地暖需规划和建设的项目广,建设资金投入较高,同时与国家政府部门需协调较多,因而周期相对较长,且对我国耗能较高,造成环境污染,且不利于节水和节地。电地暖规划和建设项目较少,资金投入相对较少;在前期设计阶段能很好地解决对供电线路和变压器的增容,施工过程中可将供热电缆安装与工程施工进度同步进行,建设工期大大缩短;更为重要的是,电地暖采用清洁能源,不会对空气质量造成危害。(三)地暖产品标准不同水地暖涉及产品相对较多,标准也相对较完善。预制沟槽保温板在地暖产品使用比较广泛,但截止目前国家暂时没有颁发产品标准。自应力温控阀目前暂时只有专利,尚未制定相关国家产品标准。电地暖产品较少,碳纤维发热线作为地暖供热元件,仅有河北省出台了相关技术规程,其技术应用还有待进一步开发和推广。(四)地暖的缺陷(1)供暖效果。水地暖热水与散热器热水均来自集中热源,为满足散热器温度要求,根据JGJ26-2010节能设计要求集中供热温度控制在85℃以上,而热地暖只控制在60℃以内,部分供热线路未设计混水装置,户内地暖回路长度、管间距分配不均,使得部分水地暖供水温度过高,出现地暖过热,降低了居住舒适度,缩短了地暖管材的使用寿命,同时浪费了热能。近年来,部分电地暖产品的供暖效果也不容乐观,耗电量大、温度上不去等问题可能与建筑物的整体节能、使用不当和政府相关用电政策有直接联系,但针对产品自身而言,不断提高产品质量才是首要的。(2)维修成本。水地暖长期存在供热线路长,管接头、阀门众多,各种金属与非金属管材混用,地暖管材质量良莠不齐等问题,因此,在使用过程中容易出现故障而漏水,若隐蔽后的地暖管发生渗漏,其维修起来困难;同时,地暖管使用一段时间后,管内壁结垢比较多,清洗程度较大,因此导致后期维修成本费用也较高。而电地暖主要使用的电气元件相对较少,采用供热电缆从地下供热,地上仅安置温控器,因此相对而言,电地暖发生的概率相对较小,且即使发生了事故,进行维修的成本与维修时间较短。(3)供热计量方式。集中水供暖分户计量难以执行的原因与集中供暖存在的诸多问题得不到解决有关。其一,暖气不暖或过热、供热滞后、供热株连等产生了用热方与供热方之间的矛盾;其二,供热方对已建成分户计量的新建建筑和既有建筑仍按建筑面积收费的计量方式显然不能让用户满意,按建筑面积收费,而不是按实际消耗热量计费,造成了热费与热量的脱钩;其三,不再享受福利供暖、需自己承担取暖费用的居民,其对计量方式和供热服务质量更为关注;其四,对既有建筑改造不彻底,只实现了分户计量,无法实现多用多交、少用少交、合理付费的节能目的;其五,我国供热体制改革弊端不能彻底解决,供热企业的垄断局面难以打破;其六,尽管国家出台了一系列政策和措施,但执行难的状况使得集中水供热计量症结迟迟得不到妥善的解决。论文主要对我国水地暖与热地暖之间的应用推广、产品标准、规划与建设及地暖的缺点等进行了对比分析,通过对比分析,才能了解到各种地暖的优缺点,从而使我们设计人员在设计时,充分考虑,选择最佳的地暖方式,减少能耗,降低成本。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:

赵建康 张勇 邹登亮 黄长军 何运成 杨俊伟 石涵静 李卫芳

(北京市地热研究院)

摘要:文章介绍了北京顺义金汉绿港家园小区地热井结合水源热泵供暖,以及提供温泉洗浴的地热资源综合利用技术。结合该工程,作者给出了地热井水量、水温与供暖面积之间的关系式,此关系式对于地热供暖工程的前期论证具有指导意义。本文着重对地热井结合水源热泵供暖技术的运行成本进行了详细的分析。研究表明,地热井结合热泵技术供暖的运行成本为18元/m2,低于北京市集中供热的采暖收费标准24元/m2,同时,温泉洗浴比加热自来水洗浴成本低得多。

1 前言

以往,对于中低温地热资源,尤其是50℃左右地热水,通常只是提供温泉洗浴和种植养殖,很少用于供暖。这主要是因为老式的暖气片采暖的供回水温度要求较高,一般为95℃/70℃,50℃的地热水通过暖气片供暖很难达到室温要求。目前,随着地板采暖技术、风机盘管技术以及辐射吊顶技术的发展,采暖所需的热源温度大大降低,一般40~45℃即可满足供暖的需要。由此,给地热直接供暖和地源热泵技术供暖提供了广阔的市场空间。

北京顺义金汉绿港家园小区,是我院承担的一项利用中低温地热资源供暖和提供温泉洗浴的地热综合利用工程。该工程室内末端采用地板辐射采暖,利用热泵技术,用3口地热井基本解决了23万m2的住宅小区供暖和温泉洗浴的需求,使低温地热资源得到了有效地用。使用清洁的地热能源供暖、温泉入户,大大提升了住宅的品质,不但给小区居民提供了良好的生活环境和大气质量,同时也给了开发商丰厚的回报。

2 工程概况

金汉绿港家园是集住宅、酒店、餐饮、娱乐于一体的大型综合性住宅小区。建筑总面积为63万m2。一期建筑为23万m2,公建面积3万m2。金汉·绿港家园总的供暖负荷及公建部分冷负荷如下:供热负荷:冬季单位面积热指标为41W/m2,总计9430kW;公建部分:夏季单位制冷指标为80W/m2,总计2400kW。

根据以上冷热技术指标及该地地质条件,我院提出,冬季利用地热温泉井结合水源热泵技术供暖和提供温泉洗浴,供暖室内末端采用地板辐射采暖;夏季利用水源热泵机组和冷水井给公建部分供冷,末端采用风机盘管。该工程是深部地热能和浅部地热能综合利用的项目。

3 供暖制冷所需水量的确定

供暖制冷面积与水量关系式的推导

根据能量守恒定律可以推导出供暖面积与所需地热温泉井的水量的关系式,由此,可以根据供暖面积确定所需的地下水量;同样,也可以根据地热井的出水量和水温确定能够供暖的面积。

a.直接供暖

浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集

式中:S为供暖面积,m2;q为单位面积热负荷,W/m2;J为热功当量系数,4187焦耳/大卡;ρ为水的密度,1 T/m3;c为水的比热容,1×103kcal/T·℃;Q为地热井出水量,m3/h;t1为地热井的出水温度,℃;t2为供暖后尾水水温度,℃。

b.结合热泵技术供暖

浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集

式中:cop为热泵机组的供热系数,一般为4;t3为通过热泵提取热量后尾水的温度,℃。

由(1)、(2)关系式可以看出,地热井供暖的面积和地热水水量成正比。水量一定的情况下,与利用的温差成正比,即利用温差越大,供暖面积越大。

地热井结合热泵技术供暖,可以加大地热水的利用温差,相应减少了地热水的需求量,从而达到地热资源的集约利用的目的。如关系式(1)、(2)中的t2一般为40℃左右,而t3在10℃左右,提高利用温差30℃。对于一口出水温度70℃的地热井,通过热泵技术,可使1口地热井发挥两口地热井的效能,不但节约了投资,同时也节约了宝贵的地热资源。

所需地热井水量的确定

已知该小区的供暖总负荷为9430kW;热泵机组提取热量后的尾水温度可降低到7℃;根据可靠的地质资料分析推测地热井的水量、水温预测分别为水温55℃,水量60m3/h,井深3000m,热储目的层为蓟县系雾迷山组。

根据以上已知数据,可得出所需地热井水量为:126m3/h。

所需冷水井水量的确定

同样,根据能量守恒定律,可得出公建部分供冷时的水量与供冷面积关系式:

浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集

式中:EER为热泵机组的能效比,所得制冷量与输入电能之比,一般取5;t1为冷水井的出水水温,℃;t3为回灌时的水温,℃。

已知供冷总负荷2400kW;冷水井的出水温度为15℃,水量,井深;回灌温度27℃。根据以上已知数据代入关系式(3),可得3万m2公建部分所需水量为:206m3/h。

4 工程技术方案设计

该工程供暖需要温度55℃地热水流量为126m3/h,根据已知的水文地质资料可知,两口地热井即能满足水量的需要。该地区地热井回灌情况良好,1 口回灌井即能满足需要。因此,该供暖工程设计利用3口“地热井-热泵机组”(两抽一灌)满足一期建筑23万m2建筑面积的供暖要求和小区居民的温泉洗浴。

公建部分的供冷需冷水井水量为206m3/h,而地区井深100m,水量可达80m3/h,因此3口抽水井即能满足需要。该地区回灌情况一般,抽灌比例为1∶2,因此,冷水井的总数量为9口。利用冷水井-热泵机组满足公建部分夏季供冷的需要。室内末端采用地板采暖技术,公建部分末端采用风机盘管。

为满足水源热泵机组蒸发器侧进出水温度的要求,同时因地热井水不能够直接进入机组使用,因此将地热井水通过板式换热器进行换热使用,板式换热器一次侧进水流量为120吨/小时,温度为55℃,出水温度为9℃,二次侧(水源热泵机组侧)水流量约为750吨/小时,进水温度为7℃,出水温度为15℃。二次侧水量能够满足机组全部运行时的总水量的要求。

5 运行费用分析

机房内主要设备及配电量(表1)

表1 机房内主要设备及配电量

其他设备总计暂估为150kW。总配电量暂估为。冬季的最大用电量为,夏季最大用电量为300kW。

运行费用成本分析

供暖运行成本主要包含以下几项内容:用电成本、人员工资及福利、设备折旧费、年维修费各种税费等。

运行6台热泵机组可以满足最大荷载,6台机组冬季可以提供的最大热量为9504kW,冬季机组满载运行时,机组本身和其相关辅助配套设备总用电功率为。

根据以上功率()负荷计算冬季运行费用,设每天的平均满载运行时间为12小时。水源热泵中央空调冷热源方案设备的年运行电费为:万元(冬季)。

由于本工程采用自动控制技术因此运行时需要6 人维护即可(三班倒),人员工资为:

6人×4月×1600元/(人月)=万元

所有设备的使用年限为15年,水井为15年,则每年的折旧费用为:设备,77万元/年;水井,83万元/年;总计160万元。每年维修费为10万元。总计万元。折合每平米的年运行费用为18 元/m2。目前北京市集中供暖的价格为24 元/m2,天然气采暖的为30元/m2,因此,利用地热井结合水源热泵技术进行城市供暖不但技术上是可行的,而且具有价格优势。

该小区地热井不但作为供暖的热源,还可提供小区的温泉洗浴。使用电热水器加热一吨自来水需23元,燃气热水器需14元,而家用地热温泉水洗浴只需每吨交纳元的矿产资源税。遇到极端寒冷天气,供暖和洗浴用水发生冲突时,可以启动冷水井进行调峰。

6 结论和启示

利用地热井结合水源热泵技术进行城市供暖和提供温泉洗浴,技术上是完全可行的,运行成本相对于燃气也占优势。更重要的是地热资源是一种近乎可再生的清洁能源,无任何废气、废料的排放,非常有利于改善城市的大气质量。

地热井结合热泵技术供暖相对于普通的水源热泵供暖,还具有以下几个优点:

(1)在供暖的同时,可以兼顾提供温泉洗浴;

(2)由于水温较高,相应降低了对水量的要求,进而减少了水井的数量,减少了占地;

(3)地热井深度一般在3000m左右,开采的热水一般为基岩裂隙水,对地面沉降几乎无任何影响;冷水井一般80m左右,大部分抽取的是第四纪含水层中的承压水,相对影响稍大。

缺点主要是地热井的造价较高,钻井的风险也较大。

地热井结合水源热泵供暖技术,为低温地热用于供暖提供了一条新思路。我国大部分城市都具有这种低温地热资源,如能广泛利用,对于解决城市大气污染、节能、节约占地等都有非常积极的意义。

参考文献

[1]戚筱俊.水文地质与工程地质.北京:水利电力出版社,1985

[2]周念沪.地热资源开发利用实物全书.北京:中国地质科学出版社,2005

[3]陆耀庆.暖通空调设计指南.北京:建筑工业出版社,1990

[4]何满潮等.中国中低焓地热工程技术.北京:科学出版社,2004

[5]朱家玲等.地热能开发与应用技术.北京:化学工业出版社,2006

供热培训论文研究

1、要高度重视企业宣传工作 随着我国市场经济的不断发展、企业体制改革的不断深入,企业要想在日益激烈的市场竞争中健康、长久发展,是离不开宣传工作的。企业宣传工作作为思想政治工作的重要内容,它不仅关系着企业的文化建设,更是关系着企业员工队伍建设。因此,企业领导者应高度重视企业的宣传工作,为企业打造一支素质高、业务精的企业宣传工作队伍。一方面要通过各种途径来引进优秀人才,尤其是学新闻专业的人才,这样才会使我们的企业宣传工作队伍更加充实,也更加专业化。另外,在引进人才的同时,还应对宣传工作人员进行系统的培训。通过培训,可以扩大宣传工作人员的视野,提高他们的业务水平和能力。企业宣传工作对于企业的持续健康发展起着至关重要的作用,是企业发展的思想动力和保障。因此,企业应该充分认识到宣传工作的必要性,高度重视企业宣传工作,加强宣传工作员工队伍建设,为企业的快速健康发展提供强有力的思想保障。 2、要与时俱进,不断改善企业宣传工作方法 要做到与时俱进,不断创新宣传方法,首先观念上要创新。作为企业宣传工作者,必须树立新的思想、新的观念,要根据企业的发展状况,企业宣传思想工作出现的新情况和面临的新问题来开展工作。企业宣传工作分为对内宣传和对外宣传,也就是说,企业宣传不仅是针对企业内部,还有对外界的一些宣传。作为企业稳定发展的思想保证和重要环节,企业宣传工作必须不断创新、改进方法,只有宣传工作做到位了,企业发展战略决策才能够得到更好的执行和实施。其次,要不断地创新宣传方法,充分利用各种宣传载体,例如电视、网络、广播、黑板报等,进行全面的宣传活动。同时,我们的宣传方法要贴近职工群众、贴近生活、并且要和企业的实际相结合。企业宣传工作者可以通过职工群众易于接受的方式方法来宣传优秀事迹,在企业中树立良好的作风,并提高职工的工作积极性。企业宣传工作关系着企业在社会中的地位和影响力,因此,我们企业职工应该人人参与进来,各部门之间也应相互配合、形成合力,共同把我们的企业宣传工作做到位,自觉维护企业的形象和声誉。 3、加强企业宣传工作队伍建设,不断提升宣传工作水平 作为企业宣传工作的主体,企业宣传工作的重要组成部分,宣传工作者对于企业的发展起着至关重要的作用,而宣传工作人员的素质和业务水平深深地影响着宣传工作的效果。由于企业宣传工作的性质,要求宣传工作人员必须具备扎实的文字功底、较强的业务水平、广泛的知识面。因此,企业在引进宣传工作人员时,应首先考虑哪些学新闻专业的人才,并且要求宣传工作人员在实际工作中不断地学习专业知识、提高自身素质和业务水平。而企业也应该通过各种途径为宣传工作者提供学习的机会,并督促他们在学习理论知识的同时,要结合实际工作,在实践中得到提高。另外,企业宣传员在进行宣传报道时,不仅要对事物的表象进行报道,更要对事物内在的含义进行阐述和宣传。因此,企业宣传工作者必须要加强理论知识学习,不断提高自身的业务水平和能力,把自己武装成为高素质、高水平的企业宣传工作者。 总之,企业管理者应该充分认识到宣传工作的重要性,不断地加大企业宣传力度。使宣传方法丰富多样,调动企业职工的积极性和凝聚力,从而促进企业健康、稳定发展。

高职院校“供热通风与空调工程技术专业”实训室的建设摘 要:高职高专院校实训基地是培养职业实践能力的核心条件,而实训室是组织实践教学、强化技能培养、实现人才培养目标的重要基地。建立满足基于“工作过程”项目导向教学的实训室是必要,能保证学生在校期间学习有一个真实的工作环境,为培养学生的技术应用能力提供保证。实训室应具有高新的技术内涵、逼真的实训环境、完备的设备配置、配套的实训教材、科学的组织管理。关键词:高职教育;竞争力;能力;素质由于我国的高等职业教育在起步较晚,其人才培养模式基本上是以学科为核心的普通教育模式,强调培养的学生具有扎实的理论基础、具有一定的研究和设计能力,还没有完全形成培养职业人才的教育体系和教育模式。相应的实验室也满足不了培养职业人才的要求。现有高职院校的实验室基本上是本科和中专学校的原有实验室,而本科院校的实验室是以理论研究和验证为主,中专学校的实验室是以教学演示为主,两者均缺乏培养学生动手操作能力、分析和解决问题能力的功能。如何搞好高等职业院校实验室建设,使其能更好地为教学服务以满足培养高素质职业人才的要求,是迫切需要解决的问题。我院的“供热通风与卫生工程技术”专业为中德联合办学的首批试点专业,省级重点专业。通过与德国专家的全面合作,我们制定了“面向实践的课程”体系和人才培养模式。该课程体系打破了传统的“老三段”式的教学模式,把和专业教学有关的“基础课”、“专业基础课”和“专业课”合并成“职业技术课”,所有“职业技术课”按专业特点进行整合,分别在“供热”、“给排水”和“通风空调”三个实验室内组织教学。因此,这三个实验室的建设对课程体系的改革至关重要。下面就这三个实验室的建设谈谈自己的看法。 1 应以服务课堂教学为建设宗旨原来的课堂教学大多数是在教室内进行,实验室内进行的教学演示实验和验证实验相对很少,即使建设了设备先进的实验室,对课堂教学来讲,利用率也是极低的,造成了资源的大量浪费。由于人才培养模式的不同,工科高等职业院校实验室的建设与同类型的本科院校有很大差异,它不需要过多地进行教学演示实验和验证实验,其重点应放在为课堂教学服务上。通过对高职的人才培养模式的研究和借鉴德国的成功经验,我们制定了一个既能适应“面向实践的课程”体系又能提高实验设备的利用率的教学实验室的建设计划,该计划的最大特点是将课堂教学改在实验室内进行,即把实验室作为课堂教学的主要场所,这就要求实验室除满足实验教学外更主要的应满足课堂教学要求。这样的实验室与传统的实验室有很大的不同,实验室的功能、系统的组成、设备的布置等都有较大变化。“供热通风与卫生工程技术”专业的教学内容,主要是讲授“供热”、“给排水”和“通风空调”系统的组成和分类、热力和水力计算、设备选型计算、安装及运行管理等方面的知识。按三大系统建立三个实验室,分三条教学主线组织教学,所有的专业教学均在三个实验室内进行。三个实验室分别建有各种类型的供热系统、给水排水系统、通风空调系统,教师在实验室内参照各种系统讲授、提出问题并和学生一同解决问题。这样的教学与传统的学科教学相比很多优点。第一,教学直观方便,系统中所有的设备、管路、附件、仪表均为实物就地安装,教师按实物讲解它们的构造、工作原理、安装位置等,既方便又直观。第二,系统的整体感较强,系统中所有的设备、管路、附件、仪表均安装在同一实验室内,使学生一眼就能看出系统的整体结构,不存在传统的学科教学中首尾分离的现象。第三,教学过程中师生可以互动,能充分调动学生学习的积极性。 2 应注重学生动手能力、分析和解决问题能力的培养工科高等职业院校主要培养的是技术应用型人才,学生应具有较强的动手操作能力、分析和解决问题的能力,而这些能力的培养主要是在校内学习期间完成的。培养学生动手能力、分析和解决问题能力可以有很多途径,除了参加社会实践、毕业实习外,在校内建立高标准的实验、实训基地是最为有效的方法。我们的实验室建设从一开始构思就把学生动手能力、分析问题和解决问题能力的培养问题放在了首位。从实验室整体设计到系统某一局部的细化处理处处都考虑上述问题,贯穿始终。如“供热实验室”设计时,我们首先考虑把系统中的供热热源、泵站、热力分配站、热用户用管道连接组合成一个完整的、实际的供热系统,系统中安装有各种管路附件、热工检测和控制仪表、实验用仪表等。锅炉点火、水泵启动这个系统就可以运行。而过去的这些实验室(台)均是独立的,没有形成整体。学生可以通过锅炉点火、水泵启动、锅炉烟气测定、热工和水力参数检测、维护管理等培养其动手操作能力。由于系统是一个实际运行的整体,各设备、附件、仪表相互关联,可以通过系统运行、参数调节及人为故障设定等培养学生分析问题、解决问题的能力。这在过去的课堂上和分散的实验室里是绝对做不到的。 3 应密切结合生产实际我们培养学生的目标是毕业即顶岗、毕业即就业,也就是说学生毕业到工作单位后能够胜任自己的工作。对“供热通风与卫生工程技术”专业来讲,毕业生应能独立完成一般的安装工程施工、施工管理及暖通空调系统运行管理等工作。为了达到这一目标,所建设的实验室要和生产实际紧密结合。我们实验室内安装的系统应为生产实际中常见的系统,所选的设备应为生产实际中常用的设备,并且尽可能采用新工艺、新材料、新设备,也就是说实验室内的系统、设备和材料要比生产实际所采用的要更好更新。这就要求教师除正常教学外,要积极参加本专业的学术活动,及时了解本专业的新技术和新工艺,更好的服务于教学。 4 加强厂校合作,保证设备及时更新实验室建成后,经过一段时间的使用,随着技术的进步,其系统和设备就要落后,如何对落后的技术和设备进行更新,是每一个实验室都要面对的问题。与其他专业不同,暖通工程中使用的设备种类繁多且更新较快。为了使我们的实验室能更好地服务于教学、服务于生产,就要求其系统、设备和材料按工程实际不断地进行更新,对于学校来讲这是一笔不小的费用。我们的做法是,利用我们的技术优势和生产厂家的设备资源,积极开展厂校合作,互惠互利,及时更新实验设备。比如某厂家生产出了新型的设备,可免费安装在我们的实验室内,生产厂家可以以我们的实验室作为基地,进行产品宣传、组织用户参观、对用户进行安装和运行等方面的培训。我们也可以免费为他们进行性能测试、产品鉴定等。通过这种合作方式使我们和生产厂家都受益,真正实现了互惠互利。目前我们已经和多个生产厂家达成了这样的协议。实践教学是达到教学要求、实现培养目标、保证教学质量、提高教学效益的重要环节,必须科学合理建立相应的专业实验实训室及其配套管理机制。建设好高职院校专业实验实训室,提高学生综合技能,提高就业率,是所有高职院校领导和老师的期望,是企业、社会进行市场竞争的需要,需要建设者付出大量辛勤的劳动和汗水。

一、树立“五讲”意识,提高宣传质量 1.讲形象。以企业文化为依托,重塑企业形象,打造企业品牌,倡导主流方向,使“炼就一流,浇铸辉煌”的企业精神成为先进文化的主导者。 2.讲政策。冶炼宣传工作是专业性和政策性很强的工作,如果我们不了解它的工艺流程,就可能偏离宣传报道的真实性,会产生误解,造成负面影响。 3.讲艺术。要有实事求是的原则,要做到讲真话、言真情、举实例,在真实的前提下,做好“巧”字文章。 4.讲责任。一要勤,做到勤学习、勤思考、勤观察、勤写作;二要准,要有职业敏感性,要准确把握、深度挖掘,使报道更具新闻价值;三要恒,宣传报道要持之以恒,宣传氛围要紧贴冶炼企业的实际,不断加强。 5.讲奉献。作为宣传思想的工作者,要奉献自己的才能,在艰巨繁重的工作中默默付出,营造有利于发展,创作出具有自身特色为主导精神食粮,贡献自身的价值。 二、大胆探索、创新宣传模式 要努力创新宣传形式,不断创新内容,改进宣传方法,要更加贴近实际,贴近生活,贴近群众,增强宣传的针对性和实效性,积极扩大宣传的覆盖面。既要有集中性宣传,又要有经常性宣传;既要有声势浩大的群众性宣传,又要有深入细致的针对性宣传;既要有深度,又要有广度。要充分利用自办网页的优势,灵活运用新闻报道、专题专栏等多种形式进行宣传报道,并积极向集团公司新闻中心投稿。针对以往不足加以改进,实现由单一信息向调研性、综合性信息转变,由常规信息向特色信息转变,由事后报送向及时报送转变。 三、严守宣传纪律,确保宣传的正确导向 “用正确的舆论引导人”,是新形势下党的新闻宣传事业的一个基本原则。一定要旗帜鲜明、立场坚定,做到积极主动、有声势、有力量、有效果;在舆论引导上要得当。宣传工作政治性、政策性很强,一定要增强政治意识、大局意识、责任意识,严守宣传纪律,确保正确导向。要主动和各部门多联系、多沟通,虚心向有关专家和专业人员学习,努力掌握政策法规和业务知识,确保宣传报道工作的全面性、准确性,确保宣传报道工作不出任何纰漏。使舆论引导具有一定的吸引力、感召力和激发力。 四、宣传思想工作要找准切入点,讲求实效性 我们必须以广大职工的利益为出发点和落脚点,从职工关心的热点、难点问题人手,深入实际,有针对性的做好宣传引导和说服教育工作,才能切准员工的思想脉搏。很多职工对深化改革中的切身利益比较关注,甚至很多人对改革产生了忧虑思想。 五、创新上下功夫,充分发挥宣传思想工作“助推器”作用 1.观念创新。不断与时俱进,宣传思想工作的主体和客体都是人,必须在观念创新上走在前面。宣传思想工作要始终坚持以企业生产经营为中心,服从服务于改革发展稳定大局,为企业的改革发展提供坚强的思想保证、精神动力和智力支持,这是做好企业宣传思想工作的出发点和落脚点。同时,要坚持“以人为本”的思想,在“人”字上做文章、下功夫,注重人性化管理,从解决职工群众工作、生产与生活中的实际问题着手解决思想问题。充分发挥人的积极性、主动性、创造性。 2.内容创新。宣传思想工作的创新,将能更加有效地发挥其生命线的作用,促进其物质文明、政治文明和精神文明的协调发展,促进优秀企业文化诞生。从而拓宽服务大局、服务群众的领域和渠道,努力贴近实际、贴近生活、贴近群众。 在新的形势下,应在继承和发扬优良传统的同时,根据中心工作的要求和广大群众的需求,积极开展各种活动,认真研究影响人们思想形成、发展、变化的因素所具有的多样性、复杂性特点,运用多种手段和形式开展宣传思想工作。以企业文化建设、企业管理、劳动竞赛以及其它生产经营活动为载体,寻求适应现代企业制度的开展宣传思想工作特别是思想政治工作的有效途径;当前,应特别注重适应高新技术的迅猛发展,积极利用现代网络技术拓宽宣传思想工作领域,增强网上宣传的主动性、针对性,加强网络宣传思想工作。

发热电缆地暖论文参考文献

(英)、(美)、(德)、(瑞士)、öm(瑞典)

徐巍(译)郑克棪(校)

摘要:1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上,一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。随着降低建筑能耗压力的增加,以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高,安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。应用地热热泵的国家数量也不断上升,其中一些国家并没有传统意义上的地热资源,但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。另外,还有一些国家正在探索其应用潜力。从小的家庭安装到大功率的系统安装,各种型号的地热热泵都在增加。这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。

1 介绍

地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一,在过去的10年里,大约30个国家平均增长速率达到10%。它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度(5~30℃)就可以运行,而这些资源全世界各个国家都可以获得。在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上,人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平,到2005年,地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置,而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。来自加拿大的一篇文章中提到:“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。”这句话同当前流行的一种认识相一致:热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量,它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来,就像现在提倡可再生电能一样。2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。三个主要的技术被提到:生物能、太阳能和地热能。过去10年已经进行的工作,说明正确设计的热泵系统,无论是对单孔安装还是多孔安装,都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。最近,世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析,对于加热技术,地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低,仅次于木屑。

在这篇文章里,我们简短介绍了地热热泵技术,提出当前流行的一些综合信息。读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文,反映了它在世界范围内的快速增长。尽管地热热泵有比较高的应用潜力,但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。一些地区已经安装了很多的地热热泵,而且显示了不断增长的趋势,有些地区才刚刚开始。开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国,尤其是瑞典。刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利,法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。

2 装机

尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣,但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。据不完全统计,目前全世界范围内的装机容量可能接近10100MWt,年均利用的能量大约59000TJ(16470GWh)。实际安装的机组数量大约900000个。表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。

表1 利用地热热泵领先的国家

3 地热热泵系统

热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。输入少量的电能驱动压缩机后,可以产生相当于输入能量4倍的能量。这样的机器使热能从低温区流向高温区,实际上是一台能倒流的制冷机。“泵”说明已经做功,温差称为“抬升”,抬升越大,输入的能量越多。该项技术并不是一项新技术,1852年Lord Kelvin提出了这个概念,20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵,60、70年代获得商业推广。图1是典型的水-气型热泵系统。这样的热泵在北美应用很广泛,但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。

热泵有两种基本的配置:土壤偶极系统(闭路系统)和地下水系统(开路系统),地下系统可以水平或垂直安装,取用井水或湖水。系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型,能否经济施工水井或现场已有水井,还需场地条件。图2是这些系统的示意图。如前面的水-气型热泵所示,对于热水加热系统,家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量,冬天利用输出的热量来加热生活用水,水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式,将输出温度提高到最大来加热生活热水。

图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵

图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵

图2a 密闭环路热泵系统

图2b 开放环路热泵系统

在土壤偶极系统里,一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下,防冻液通过塑料管循环,或者在冬天从地下获得热量,或者在夏天将热量灌入地下。开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井(或者河渠、湖里,或者直接用于灌溉),主要按照当地法规执行。

其他种类的热泵系统正在兴起,如竖井和本次大会上提到的一种新类型。这些系统效率很高,但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。

热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示,在制冷模式下用能量效率比(EER)来表示,它是输出能量与输入能量(电能)之比,目前的设备基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。经过对比,空气源热泵的COP大约为2,取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。在欧洲,这个比率有时候作为“季节性运行参数”,即供暖季和制冷季的平均COP,同时要考虑系统特性。

4 地热热泵的可再生讨论

随着热泵装机的稳定增加,使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。这只是部分的认识,因为它们只涉及了供暖和制冷的表面,所以没有可再生电能的考虑。然而,这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题,一个是基于空气源热泵的问题,在能量输出时没有纯能量的增加,所以它们仅仅是一种能量效率技术。

20世纪50、60年代,当空气源热泵风靡的时候,在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。当时空气源热泵的COP一般在~之间变化。表2显示了在建筑物里能量释放的情况,60%的能量来自于空气,而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。这样,从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能,但没有剩余能量。表2的第二列是当前的数据。新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。土壤源热泵的SPF已超过。这导致了140%的效率,其中最终能量的71%来自地下。更重要的是,超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。

表2 能量和效率对比表

水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。

如果从一开始就用可再生能源发电,则所有传递的能量就都是可再生的。为了释放可再生的能量最多,建议应该尽快使可再生电能变得经济,并与地源热泵结合起来。

能量讨论可能是有争议的,但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。举个例子,当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。这归功于当前英国电网的联合。由于目前发电所排放的二氧化碳在减少,所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。随着利用可再生能源发电,建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。

如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量,则需要有几个假设条件。如果每年地热能被利用28000TJ(7800GWh),将此量与30%效率的燃油发电相比,则会节约百万桶石油,或者百万吨石油当量,减少700万吨二氧化碳的排放量。如果我们假想每年同样长时间的制冷,则这个数字会翻倍。

5 美国的经验

在美国,大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的,它高于供暖负荷(主要是北方地区),这样,估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。在欧洲,绝大多数系统是根据供暖负荷设计的,所以经常据基础荷载设计,另加化石燃料调峰。结果,欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时,平均每年2300个小时。尽管制冷模式将热量灌入地下,它不是地热,但它仍然节省能量,有利于清洁环境。在美国,地热热泵装机容量能稳定在12%,大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。目前,每年接近安装50000个热泵机组,其中46%是垂直闭路循环系统,38%是水平闭路循环系统,15%是开路系统。超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷,尤其在得克萨斯州。应该注意到这一点,热泵按照吨(1吨冰产生的制冷量)来分等级,这个吨相当于12000Btu/hr或(Kavanaugh和Rafferty,1997)。一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。

美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和89000m2的办公区(整个宾馆161650m2)提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井,提供的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%,每月节约25000美元。

6 欧洲的状况

地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷,可以满足任何的需求,具有很大的灵活性。在西欧和中欧,直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。在这种情况下,通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。相应的,在欧洲各个国家,热泵正在快速增长和发展起来。热泵系统的市场正在蔓延,从事该项工作的商业公司也在增长,他们的产品已经进入“黄页”。

欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念,还解决了噪音问题,制定了安装标准。图3是一个典型的井下热交换器型热泵(BHE)。这个系统每输出1kWh的热或冷需要~的电能,它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%~50%的能量。

图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用,典型的BHE长度大于100m

根据欧洲许多国家的天气条件来看,目前大多数的需求是供暖,空调很少需要。所以热泵通常只是用于供暖模式。然而随着大型商业利用数量的增加,制冷的需要以及这项技术推广到南欧,将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。

在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的,尤其是个人的利用。图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵,然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家(见表1)。总的情况,除了瑞典和瑞士,地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。

7 德国的经验

1996年之后,根据热泵的销售统计,德国各种热源的热泵销售情况各不相同(图5)。在经过1991年销售量小于2000台的低迷后,热泵的销售量呈现稳定的增长。地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%,2002年达到82%。而且从2001年到2002年,当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候,地热热泵的销售量仍然有所增长。将来它在市场上仍然有增长的机会,因为有较好技术前景做保证。

图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图

图5 每年德国热泵的销售数量对比图

德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的,许多小型系统安装在独立的房子里,而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿,例如冷却顶棚。热泵系统就很适合直接利用地下的冷能,不需要冷却器,它们显示了非常高的制冷效率,COP能达到20以上。第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的,同时该项技术成为一个标准设计选择。一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。

在德国,地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段,当前的重点是选型和质量安全性。像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者,避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。

8 瑞士地热热泵的繁荣

地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。目前,有超过25000台热泵系统在运行。来自地下有三种热能供应系统:浅层水平管(占所有安装热泵的比例小于5%)、井下换热器系统(100~400m深,占65%)、地下水水源热泵(占30%)。仅仅在2002年,就施工钻孔600000m,并安装了井下换热器系统。

地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。季节运行因素已大于。

各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。实际上,热泵系统的安装在1980年从零开始,经过快速发展,现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。

地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快,这种印象深刻的增长可见图6和图7。

图6 1980~2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图

图7 1980~2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图

每年的增长非常显著:新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。小型系统(<20kW)显示了最高的增长速度(大于15%,见图1)。2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt,产生的能量为660GWh。2002年施工了大量的钻孔(几千个),并安装了双U型管的井下热交换器。井下换热器的平均深度大约150~200m;超过300m深度的钻孔也越来越多。平均每米的造价是45美元左右,包括钻井、下入U型管和回填。2002年,井下换热器的进尺达到600000m。

热泵快速进入瑞士市场的原因

热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外,在地壳浅层没有其他地热能资源。另外,也有许多其他的原因,包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。

技术原因

大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件:大气温度在0℃附近,冬天日照很少,

地下浅层温度在10~12℃之间,长供暖期。

恒定的地下温度通过正确选型尺寸,可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。

地热热泵以分散方式进行安装,适合于独立用户需要,避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。

安装位置在建筑物附近(或建筑物地下),相对自由,在建筑物内对空间的要求也不高。

至少对小型系统来说,不需要进行回灌,因为在系统闲置期(夏天)地下的热能可以自动恢复。

环境原因

没有交通运输、储藏和运行的危险(与石油相比);

没有地下水污染的危险(与石油相比);

系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。

经济原因

环境友好的地源热泵安装成本比得上传统(燃油)系统的安装(赖贝奇,2001);

比较低的运行成本(与利用化石燃料供暖进行比较,不需购买石油或天然气,和燃烧器控制);

对环境友好的热泵,当地给予对用电费用优惠。

二氧化碳的排放税预计要实施。

进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵,同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。

尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖(生活热水),但一些新的利用方式正在出现(包括各种井下换热器系统,联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷,“能量堆”)。对于每2km2一台机组,它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的(在世界上前五个国家中人均装机容量)。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。

9 英国的地热热泵

在英国,路特·开尔文努力发展了热泵理论,但利用热泵进行供暖却进展缓慢。第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。

在20世纪90年代中期,通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训,英国的地热热泵开始缓慢发展。他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料,以及克服英国特有的各种问题。另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。

过去的两年时间里,热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色,例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。

在英国,很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%~60%的二氧化碳排放量。随着英国电网在将来几年变得越来越清洁,长寿热泵的排放量也会进一步下降。建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。

从非常小的起步,目前地热热泵系统已经出现在整个英国,从苏格兰到Cornwall。私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。室内安装热泵系统一般在25kW到之间,主要选择各种水对水和水对空气的热泵,安装在几种不同地质条件的地区。

最近宣称有拨款计划(清洁天空项目)会帮助建立该项技术的部门鉴定,会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动,希望对于该项技术的兴趣能够快速增长,同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。

另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究,对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究(IEA,2002)。其中第一个就是在英国展开的,研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。第一个不在室内安装的热泵仅25kW,是在Scilly的Isles的健康中心。这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展,设备尺寸和型号目前已经达到300kW。

热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。这些系统的安装采用了各种各样的类型,有简单利用地板供暖的,反循环热泵供暖和制冷的,也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。单独的或者是混合的配置都已经被采用,包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。

10 瑞典的地热热泵

20世纪80年代初期,地热热泵在瑞典开始盛行。到1985年,已有50000台热泵机组被安装。随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩,在接下来的10年里,平均每年安装2000个热泵机组。1995年,由于瑞典政府的支持和补贴,公众对地热热泵的兴趣开始增强。根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构(SVEP)统计的销售数据显示,2001年和2002年大约有27000个热泵机组被安装(见图8)。因此,安装的机组数量估计达到200000台。

目前,热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式,由于当前的油价,它替代了烧油;由于电费高昂,它又替代了电;由于方便而替代了木炭火炉。直接利用电加热的发展速度已相当减慢。除了住宅方面,还有一些大型的系统安装(包括闭路和开路循环)用于区域供暖网。所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。

瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%,即每年大约3500~4000个小时满负荷运行。整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷,有将热泵负荷增加到80%~90%的趋势。大约80%的热泵采用的是垂直类型(钻孔类型)。在住宅里,钻孔的平均深度大约125m,水平类型平均循环长度大约350m。开式、充满地下水的单U型管(树脂管,直径40mm,压力正常)几乎用于所有的热泵安装。当热量需要被回灌入地下时,双U型管有时候被采用。热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂(砾石)的钻孔热交换更强烈。地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。

图8 每年瑞典热泵销售数量对比图

用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。用来制冷的垂直式安装正在占据市场,但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。

热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势,它的优点是运行平稳、设计简洁。另外人们对各种容量控制也产生了兴趣,例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机,夏天,生活热水可以通过小型压缩机来供给。绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。瑞典生产商仍然利用的是R407C,但有向R410A转变的趋势,还有的对丙烷也感兴趣。目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体,或者热泵闲置时灌入地下。

在大型钻孔型热泵系统里,为了确保系统长期运行,不得不考虑地下热能的平衡。如果主要是满足热负荷,则在夏天必须向地下回灌热能。自然界的可再生能源,如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。在Nasby公园,在建筑物下面安装了一套系统,施工了48个200m深的钻孔,利用400kW的一个热泵基本提供热负荷,每年运行6000个小时。夏天,从附近的湖引来的地表温水(15~20℃)通过钻孔灌入地下。

11 挪威的例子

在奥斯陆的Nydalen,180个基岩井将会是给一个接近20万m2的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。

一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。通过利用热泵和地热井,热能既可以从地下采集,也可以将能量储存地下。夏天,但有制冷需要时,热能可以灌入地下。基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。在冬天,热能可以用来供暖。供暖的输出功率是9MW,而制冷是。与电、石油和天然气供暖相比,每年供暖的成本可以减少60%~70%。供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。

这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井,每个都深200m,可以提供4~10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m3,主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路,用来传递热能。

该项目总投资是6千万挪威克朗(相当于750万欧元)。这比起传统方式(即没有能量井和收集装置)多投资1700万挪威克朗。然而,每年购买的能量减少约400万挪威克朗,项目还是有利润的。这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。

能量站按计划在2003年4月开始建设,包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建设中。

该项目的细节可以在项目组和热能储存两个网站上查询。

结论

地热热泵是一个刚兴起的技术,有能力利用地下巨大的可再生贮存能量,提供高效率的供暖和制冷。它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择,在许多国家,它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。

参考文献(略)

呵呵 你时不时做毕业论文 啊?正好我的毕业论文也是地热 我有篇英文 不过还没翻译出来你哦可以到 CAI等网站上检索一下 很好下的而且有很多资源。。。

地热资源世界上最古老的能源之一。据测算,地球内部的总热能量,约为全约煤炭储量的亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量,相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。 关于地热的来源,有多种假说。一般认为,地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能,其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应,岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中,这些热能的总量超过地球散逸的热能,形成巨大的热储量,使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。 现已基本测算出,地核的温度达6000°C,地壳底层的温度达900-1000°C,地表常温层(距地面约15米)以下约15公里范围内,地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异,接近平均增温率的称正常温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿,深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。 普查勘探地热资源,一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。近年来红外线遥感技术在勘查中取得显著效果。20世纪末,地热资源的开采对象,主要是埋藏浅、热储量大、有流体(地下水或人工灌水)把热能传引到地表的湿地热田。干热岩地热资源和低温湿地热田的开发利用处在研究试验阶段。 中国的地热资源丰富,有悠久开采历史,以往主要利用温泉洗浴治病。1970年后,在广东丰顺、河北怀来、天津和西藏等地曾进行地热发电、建筑物采暖、农业温室采暖、温水育种、灌溉等多方面试验性开发工作,取得一定成果。如此“学术”价值几何?评《地热资源及其开发利用和保护》兼评《云南省志第25卷温泉志》作者:愤怒的北大人 据《地热能》杂志报道:《21世纪可持续能源丛书》新闻发布会于2004年12月在北京召开。当前,我国的可持续发展面临国内优质能源资源不足、能源环境问题突出等严峻挑战,该套由化学工业出版社出版的丛书包括新能源和可再生能源在内共计11本。中科院王大中院士在丛书的序中指出:“在我国能源领域中,这套丛书在深度和广度上都达到了较高的学术和实用价值”(司士荣、刘时彬,2005)。本文所评的《地热资源及其开发利用和保护》(以后简称为《刘书》)就是丛书之11本之一,由刘时彬编著,全书310页,装帧漂亮,图文并茂,售价42元。但就其学术水平而言却只能用3字概括:低水平。它表现在下面几方面。 一、 剽窃之大作 低水平首先表现在:该书作者充分利用了“编著”的“编”字,剪刀加浆糊,拼成了他的大作。当然,现在是处于计算机时代,剪刀与浆糊都不必用了,只要一台计算机就行。总体来说他的剪切是相当大胆的,相当数量的段落是从别的书中一字不拉、一连数页地照搬过来,而且不注明出处。如该书中3.4.1‘什么是地热田’一节从P.102-104,基本是抄自阿姆斯特德1973年所写的《地热能》一书的中译本(1978)第54-56页。该书中节‘高温地热田形成特征和条件’,基本抄自黄尚瑶等1986年所写《火山温泉地热能》一书的第81页。‘著名高温地热田’一节从105页至108页基本抄自《地热能》一书的第60-62页。其中美国盖色尔斯地热田和日本大岳地热田图文完全一样。节‘板内地热活动带的形成和分布’抄自《火山温泉地热能》一书的第89-90页。节‘世界著名的中低温地热田’中介绍了3个实例,其中匈牙利潘诺宁盆地一段是抄自《地热系统》,而巴黎盆地和西西北利亚盆地抄自《火山温泉地热能》一书的第92-94页。节‘微地震观测’一节从第173-178页抄自《腾冲地热》第200-208页。节的‘地球物理勘探应用成果示范’其中‘美国加里福尼亚梅萨地热异常’一小节是照抄克鲁格尔和奥托于1973年合作的《地下热能(资源,生产,人工激发)》的中译本(1978)第70-75页。节‘腾冲水热活动今昔’一节分数段抄自《腾冲地热》第四章的64-67、69-70、74-79页。仅此节就抄了12页。 除了上面所说的大段大段地抄袭之外,一些章节是从数篇文章组合而成。如节‘地热与北京2008年奥运会’抄自2002年《北京地热国际研讨会论文集》中三篇文章,即由宾德智等的《北京地热资源》(抄自《论文集》169-175页)、高建柯的《北京奥林匹克公园简介》(抄自《论文集》145-146页)和徐光辉的《北京奥运公园地区地热地质条件的地球物理论证》(抄自《论文集》180-185页)组合而成。 另外一种抄袭方式则是将几篇文章选择一些段落交替着抄。如节火山喷发一节是交替抄袭黄尚瑶等所著《火山温泉地热能》和廖志杰所著《中国的火山温泉和地热资源》的有关段落组合而成,其中提及世界火山的分布那一部分,所用插图是采用《火山温泉地热能》的,文字描述是采用《中国的火山温泉和地热资源》的。 仔细看来这本书90%是抄袭别人的劳动成果,抄袭分量之大在近年来是罕见的,特别是现今强调“尊重知识产权”的情况下,依然大胆犯案,是可忍,孰不可忍? 《刘书》的最后也有参考文献,共49件,至于正文中那些段落参考了那些文献,作者是讳莫如深,由读者自己去猜吧! 二、陈旧的资料 低水平还表现在资料的陈旧。现在是21世纪了,本书属于“21世纪可持续能源丛书”的十一本书中之一本,可是所用的资料基本是70年代的。例如,高温地热田所用的三个实例:美国加里福尼亚的盖色尔斯地热田、日本九州的大岳地热田是全文抄袭1973年阿姆斯特德的《地热能》一书的描述;至于对于意大利拉德瑞罗热田的认识在90年代已经发生很大的变化,1995年出现的最新认识是有人认为该热田的形成与变质核杂岩有关,而本书作者则丝毫未提及。关于低温地热田本书中介绍了三个实例:匈牙利潘诺宁盆地、法国巴黎盆地和俄罗斯西西佰利亚盆地,潘诺宁盆地的资料摘自1981年出版的《地热系统》一书,而巴黎盆地和西西佰利亚盆地的介绍则完全抄袭自1986年出版的《火山温泉地热能》的第91至95页。在该书中,巴黎盆地的资料是引自1974年的《巴黎地热》,而西西佰利亚盆地的地热资料是引自1971年玛夫林茨基所发表的《苏联褶皱和地台区的热水》一书,因此,其原始资料都是70年代的。 加上前节所述该书第节地球物理勘探应用成果示范一节中范例之一美国加里福尼亚东南部梅萨地热异常一段连图带文字则照搬自克鲁格尔和奥托在1971年合作的《地下热能(资源,生产,人工激发)》的中译本的第70-75页。三、低劣的知识 作者知识水平的低劣最充分地反映在第5章《如何找地热资源》这一章内,一方面表现在作者不了解当代应用地热学的发展现状;另方面暴露出作者缺乏一些最基本的地热知识。这一章的基本架构雷同于黄尚瑶等所作科普著作《火山温泉地热能》的第四章,同时也参考了《地热系统》一书中由伦贝所写的第三章“地热资源勘探”。现表列如下:_________四、糊涂的概念 前节中提到的将“摩尔”与“毫克当量”等同,就是概念糊涂之一例。在书中绝非仅此一例。在《刘书》的第97页,有这样一段奇文:“高温地热区都集中分布在相对比较狭窄的地壳活动带附近,而低温地区则集中分布在板块内部。不过板块内部区域也偶见一些高温地热区的出露,这是由于板内局部存在有特殊热源—岩浆囊等所致,诸如我国西藏羊八井热田,美国夏威夷群岛等。”请问作者:西藏羊八井是归为板缘还是板内呢?羊八井与夏威夷有着同样的构造背景吗? 在《刘书》的第99页作者探究了“板缘地热活动带的形成和分布”,把全球的板缘地热带划分为4个大带和3个亚带,即:1、环太平洋地热带,包括:东太平洋中脊地热亚带;西太平洋岛弧地热亚带;东南太平洋缝合线地热亚带。2、地中海-喜马拉雅地热带。3、红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。4、大西洋中脊地热带。 这个划分是抄袭自《火山温泉地热能》的第78页,该书的作者不是学构造地质出身,错误的将东南太平洋的只有大洋壳的纳兹卡板块与具有陆壳的南美洲板块的聚敛带称为缝合线,而《刘书》的作者丝毫不察,照样抄来,也不可原谅。至于所谓红海-亚丁湾-东非裂谷地热带是冈瓦纳古陆上的阿法尔三联接点发育成的三条裂谷,它们并非连接成带,而是排列呈“Y”字形。红海和亚丁湾是将阿拉伯板块与非洲板块分开的两条裂谷。而东非裂谷则是从三联接点向西南伸的一支,发育在非洲板块之内,怎能说是板缘地热带呢?五、错误千出的专著 这是刘时彬的另一本大著,但不归他一人负责就是了。《刘书》的参考文献第6条为:“吴光范,任湘,刘时彬,梁乃英主编,云南省志•温泉志。昆明,云南人民出版社,1999。” 该书的正确名称应该是:《云南省志•卷25•温泉志》(简称《滇温泉志》)。需要说明的是,该书第一作者吴光范当时是云南省人民政府秘书长,后为省人大副主任,无疑是出版该书的财东;任湘是中国能源学会地热专业委员会的主任,当时正主持“八五科技攻关”中的地热研究项目,常到云南工作。因此,能够出版此书应赖于此两人的筹划与拍板。而主要的执行人应该是刘。因为《滇温泉志》全书304页中有242页(即80%)是照抄佟伟等主编的《腾冲地热》和《横断山区温泉志》。为了剽窃的方便,在《滇温泉志》的作者名录中也将佟伟拉入其中。 说《滇温泉志》是一本错误千出的专著,绝对没有贬低之意。现将主要问题列举如下:1、大的硬伤有8处之多。(1)《滇温泉志》第166页第18-23行为重印物。其中第18行至第21行的前半节,已经见于第165页的倒数1-4行,它们是描述石竹坝温泉的,不应该在描述硫磺塘老滚锅段落中再出现。(2)《滇温泉志》第166页第21行后半段至第23行则是第15-17行的重复。不过第15行是以“据《光绪腾越乡土志》云:”开始;而第21行后半段则改为“光绪《腾越乡土志》:”开头。(3)《滇温泉志》第167页第18-21页与第24-27行是完全一样的。讲的是热海第4区的“种磺地面”的一片不毛之地。而第18-21行是放在热海第3区硫磺塘大滚锅的末尾,根本放错地方。(4)《滇温泉志》第167页的第13-17行与第28-30行是重复文字。第13-17行描述的是硫磺塘大滚锅温泉水的化学分析结果。而第28-30行则是描述热海第4区种磺地面的温泉水化学组分。真是乱点鸳鸯谱,种磺地面是一片蒸汽地面,无法取水样,那来的分析结果。就把大滚锅水样的分析结果搬来了。为何第13-17行为5行而第24-27行只有3行呢?因为后者只有元素符号,没有元素名称。(5)《滇温泉志》的腾冲温泉名录中丢失了“玛玉窝澡塘”温泉。须知玛玉窝温泉是腾冲四大名泉之一,在明朝的《景泰云南图经金腾两指挥使司志》和稍后的《天启滇志》就有报道。《滇温泉志》的作者在抄录《腾冲地热》的第三章时将“玛玉窝”抄丢了,而没有发现。(6)。《滇温泉志》第163页瑞滇地热田第三区项目内,将“温泉水化学组分:水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁、锂、铷、铯、铵、碳酸根、重碳酸根、氯、硫酸根、氟”等组分全丢光了,只剩下“溴、碘、二氧化硅、偏硼酸、砷和水型”诸项。(7)《滇温泉志》第270页福贡县罗底热水塘条目,其泉水化学组分项目中,只剩下:水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁。余下(锂以后11项)的都抄丢了,抄袭的东西也丢三拉四。(8)《滇温泉志》的第272页的第8-19行的“红石岩温泉” 条目与第273页第20-31行的“河西澡塘”为同一个温泉。它们除了名字不同外,经纬度、描述、化学组分都是一样的。此外,不同之点还在:第272页“红石岩温泉” 条目末尾两行云:“1994年《横断山区温泉志》把温泉区定名为“河西温泉”,本书据1991年《兰坪白族普米族自治县地名志》载文,将它更名为红石岩温泉。” 第273页的“河西澡塘”条目中没有这两行字,但是,在泉水化学组分栏目中增加了地球化学温标温度,遗憾的是将“TNK(钠钾温标)”写成为“TNK(克氏氮量)”,真是令人难解。2、不该有的错误(1)“硫酸根”变成为“硫酸”;“二氧化硅”变成为“氧化硅”。 前面曾经提及,《滇温泉志》的温泉条目百分之八十是抄自《腾冲地热》和《横断山区温泉志》,但是为了去掉抄袭之嫌,不得不有所变动。变动之处在于:《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两书中的温泉水化学组分栏中只有化学元素符号,没有化学元素名称。《滇温泉志》就在每个化学元素符号之后的括号中加入元素名称。这样一加就露馅了。《滇温泉志》全书收录的水化学数据达600多套,其中大约有608套含有SO4和SiO2,它们的元素名称都写成“硫酸”和“氧化硅”,因此,在书中的错处就达1216处。所以,说本书“错误千出”,绝不冤枉。但是,需要说明的是:在书的首页“编纂说明”中谈到水化学分析结果的表示时,其元素符号和元素名称是完全对应的,是书中唯一没有错误的一处,意味着“编纂说明”是由另一作者起草的,只是正文的作者并不依从。也应当指出“编纂说明”也有毛病:没有说明水化学组分的单位为毫克/升,矿化度单位为克/升;另外,重碳酸根(HCO3)写成NCO3,未予校正,也不应该。(2)书中多处将硫磺气味和硫化氢的分子式写成“HS气”。(见于第20页、39页和302页)。恐怕这是初中的孩子们都不会犯的错误。(3)作者对什么是“游CO2”和“CO3”是分辨不清、搞不明白的。有时将“游CO2”的名称标为“碳酸根”(见于14、40、41页);有时将“游CO2”的名称标为“碳酸”(见于第15页);“CO3”之后大部分未标中文名称(与其他元素的表示方法相背);有时在“CO3”之前加“游”字,变成“游CO3”,(见于64、73、74、82、92、93、212、217、638、642、644页);更为奇特的是,有时“CO3”的中文名称标为金属“钴”,(见于268、578、579、580、583、584、585、586、598页)。将《横断山区温泉志》中的某些泉的“CO3”抄袭时改成“游CO2”(50页)。(4)错字太多,未加校正。有的影响文章的性质。如第168页热海地热田的狮子头的酸性水酸碱度实为3?1,书中则写成“8?1℃”。第244页的小定西沸泉温度为95℃。书中则写成“59℃”。许多地方将河岸写成河岩。不通的句子太多,如:泉水系石灰系灰岩(9页)、泉水之东北向断层系导热断层(33页)、水清澈见底为石灰岩(102页)、泉口喷涌的泉水饱和温度似沸水(132页)、泉水沿安山应为玄武岩缝隙溢出(280页)、地下水的来源为C级Cm1l与D3zg灰岩补给,受西部构造影响而成(289页),上面这些话,你懂吗?不一一列举。(5)地质上非规范化术语比比皆是。如:石炭系灰岩写成石炭纪灰岩(应该写“系或统”的地方写成“纪或世”,数不胜数)、泉水出露于正常(应为长)岩断裂带上(35页)、储热层时代为砂岩(40页)、受N字型地层之阻后溢出(41页)、围岩性质为岩性砂砾岩、基岩粉砂岩(42页)、地热北高南低(45页)、中温断裂型温泉(56页)、砂岩积石奠砂岩(66页)、围岩性质为绢英片岩变质岩(93页)、三叠世石灰岩(120页)、围岩性质为断裂带(299页)等等,不一一列举。此外地质年代的符号乱写;水化学类型有的用汉字,有的用英文,有的干脆不写,体例不统一。这些现象可能意味着作者似乎未受过系统的专业知识的训练。(6)“编纂说明”中云:“任湘教授和刘时彬教授于1993年3月向云南省人民政府提出报告。指出温泉志的编纂必将为云南省的新能源领域提供一份翔实的资产清单…。”“于1996年4月初稿完成,编辑的温泉名录共905条。”“概述”一节中云:“全省温泉区1015处。”可是在《刘书》的附录的“表1 云南省各县市温泉分布和分类统计表”中,总计856处。三个数据中,到底哪个数据对?真把人弄糊涂了。 这样的错误其实都是低级的错误。作者们的责任何在?责任编辑的责任何在?出版社领导的责任何在?到底谁该负责呢?六、一点闲话 呜呼!像这样满目疮痍的学术著作,近年来实属罕见。何况是“志书”,要流芳百世的呢!笔者真不知道作为地方当局父母官的《滇温泉志》第一作者看过该书的草稿否?当他手捧装帧漂亮、图文并茂的成果、细读之后察觉漏洞百出后真不知是怎样的感觉。笔者也敢于相信被列为《滇温泉志》作者之一的佟伟教授是绝对没有看过该书的草稿的,因为这位被公认为治学严谨北大教授绝对不会让这样稀松的烂稿过关。其实该书的操作者真正想要的只是“佟伟”这两个字,而不想要真神来把关。有了这两个字,就可以将《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两本书的其他作者撇掉;有了这两个字,就可以将横断山区地热调查的组织者中科院综考会晾到一边。这样就可以将众多人的成果为少数人所占有。笔者倒是不知道云南人民出版社的负责人看到他们的产品是怎样的感觉,他们可能会奇怪:“北大的教授怎么是这样的水平?” 《滇温泉志》最终弄成这样。北京大学的刘时彬教授到底要负多大的责任,我们局外人不得而知。从《滇温泉志》的“编撰职名”中撰稿人共10人,其中:北京大学地质学系:刘时彬、佟伟;中国能源研究会:任湘;云南省地质矿产厅:丁建博;云南省地名委员会:梁乃英等二人;云南师范大学两名;云南省人民政府两名。在主编中作为第三位,在撰稿人中作为首位的刘时彬,难免其咎。据闻:刘时彬中学毕业之后就到北京大学工作,70年代起为北大地质学系地热研究室成员,1976年起参加青藏高原科考队,吃苦耐劳、工作积极、累有著述。90年代起在中国能源研究会地热专业委员会先后担当副秘书长和秘书长,在任湘主任的麾下,车前马后,积极努力,敢于负责。90年代中期,北京大学将其职称提为“高级实验师”。“尺有所短、寸有所长”,术业有专攻,一个人总是有所长,也会有不足之处。刘时彬的缺点在于研究水平不高,而又不肯下功夫去钻研。科学是来不点半分取巧的,是要经过长期的工作一步步积累的。当然,今天的社会太过浮躁,人们又都过于注重名声。古人说:人贵有自知之明。在基础研究方面的不足,必然导致缪误百出的编抄。而如此学术专作,又有何价值?只能令人齿冷。望诸位学者同仁,做文做事做人意在专心如一,方不为虚名所累。

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热能动力装置毕业论文

热能与动力工程是以工程热物理学科为主要理论基础,以内燃机和正在发展中的其它新型动力机械及系统为研究对象,运用工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科的知识和内容,研究如何把燃料的化学能和液体的动能安全、高效、低(或无)污染地转换成动力的基本规律和过程,研究转换过程中的系统和设备的自动控制技术。随着常规能源的日渐短缺,人类环境保护意识的不断增强,节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源成为本学科的重要任务,在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用,在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。 这方面人才在加强学生基础理论和综合素质教育的同时,加强计算机及自动控制技术的应用,强化专业实践教学,注重全能训练,全面提高自己的实践动手能力和科学研究潜力.我国能源动力类专业形成于20世纪50年代。以交通大学为例,1952年院系调整时,当时设在机械系中的动力组就单独成立了动力机械系。由于受当时苏联教育体制的影响,在该学科的发展过程中,专业面曾一度越分越细。50年代初期只有锅炉、气轮机、内燃机等专业,以后又先后办起制冷专业与风机专业,制冷专业又细分出压缩机,制冷及低温专业。在50年代末又创办了核能专业,在60~70年代有些学校先后设立了工程热物理专业。这样能源动力学科中的专业就先后包括有锅炉、涡轮机、电厂热能、风机、压缩机、制冷、低温、内燃机、工程热物理,水力机械以及核能工程等11个专业,形成了明显的以产品带教学的基本格局。热能与动力工程专业中包含的水利水电动力工程专业的前身为水电站动力装置专业。该专业形成于20世纪50年代。新中国成立以后,随着国家对水患的治理和经济建设的发展,国家设立了华东水利学院、武汉水利水电学院、华北水利水电学院等一些专门的水利院校,1958年起在这些院校和西安交通大学水利系(西安理工大学水电学院的前身)设立了水电站动力装置专业,以满足国家对水电建设人才的迫切需求。1977年恢复高考招生后,该专业更名为水电站动力设备专业。1984年该专业更名为水利水电动力工程专业,涵盖了原水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程等专业,昆明工业学院、成都科技大学等一些院校都设置了该专业。1998年,按照国家教育部颁布的新的专业目录,水利水电动力工程专业并入热能与动力工程专业,新的热能与动力工程专业包含了原来的热力发动机、流体机械及流体工程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水电动力、工程冷冻冷藏工程等9个专业。客观上说,这种专业划分与当时我国计划经济的体制以及工业发展的实际情况,在一定程度上是相适应的。过窄的专业面,但却培养了专业工作能力较强的学生。因此,在当时对我国经济的发展和工业体系的重建,曾经起到过积极的作用。但随着社会经济向现代化方向的发展和高新科学技术的进步,特别是我国改革开放以后,国外先进科技、管理体系的大量引进,学科的交叉融合不断产生新的经济增长点,当时实际存在的过细过窄的工科专业设置,总体上已不能适应新的形势和发展对人才的需要,必须进行专业调整。因此,在1993年原国家教委进行的专业目录调整中,将能源动力学科的上述前10个专业压缩为4个专业,即热能工程,热力发动机,制冷与低温工程,流体机械与流体工程,核工程与核技术保留。1998年,教育部颁布了新的专业目录,将上述前4个专业进一步合并为热能与动力工程专业,核工程与核技术专业单独设立,而在引导性的专业目录中,则建议将热能工程与核能工程合并。但当时我国大多数学校还是采用了热能工程与核能工程单独设专业的方案。因此,在2000年教育部设立的新一轮教学指导委员中,在能源动力学科教学指导委员会下分设了三个委员会:热能动力工程,核工程与核技术以及热工基础课程教学指导分委员会。能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。近年来,随着我国各个方面改革的深化发展,包括市场经济的逐步建立,国有大中型企业机制的转换,加入WTO后面临的挑战,以及能源动力领域技术的发展,并考虑到我国核科技工业“十一五”以及到2020年发展所面临的形势与任务,我国能源动力类以及核相关专业人才的培养面临着严峻的挑战。能源动力及环境是目前世界各国所面临的头等重大的社会问题,我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的重大压力。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭占商品能源消费的76%,已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量(煤炭、石油、天然气等)及可开采年限十分有限,2000年的统计资料表明,我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年,石油年,仅为世界储采比的一半;天然气为63年,优质能源十分匮乏。我国已成为世界第二大石油进口国,对国际石油市场的依赖度逐年提高,能源安全面临挑战,存在着十分危险的潜在危机,比世界总的能源形势更加严峻。现在,能源资源的国际间竞争愈演愈烈,从伊拉克战争及战后重建,到中日双方在俄罗斯输油管线走向上的角逐等一系列国际问题,无不是国家间能源战略利益冲突、斗争的具体反映。因此开发利用可再生能源、实现能源工业的可持续发展具有应该说更加迫切、更具重大意义。我们应该清楚地认识到:我国的能源资源是有限的,我国现有能源开发利用程度与效率很低,在清洁能源开发、能源综合高效利用和环境保护领域内,与发达国家存在着较大的差距:我国水能资源理论蕴藏量(未包括台湾省)为亿KW,可开发容量亿KW,相应年发电量19200亿KWh,均居世界第一;至2003年底水电装机容量达到9139万KW,年电量2710亿KWh,开发率按电量算只有14%,按装机容量算只有%,远远落后于美国、加拿大、西欧等发达国家,也落后于巴西、埃及、印度等发展中国家。高耗能产品能源单耗比发达国家平均水平高40%左右,单位产值能耗是世界平均水平的倍。同时,实施可持续发展战略对能源发展提出了更高的要求。长期以来,粗放型的增长方式使能源发展与保护环境、资源之间的矛盾日益尖锐。未来能源发展中,如何充分利用天然气、水电、核电等清洁能源,加快新能源与可再生能源开发,推广应用洁净煤技术,逐步降低用于终端消费煤炭的比重,实现能源、经济、环境的可持续发展将是"十五"以及中长期能源发展面临的重要选择。特别地,我国核科技工业是国家的战略行业。完善的核科技工业体系是确立一个国家核大国地位的基本条件。它既是国家战略威慑力量和国防科技工业的重要组成部分,是国家政治、国防安全的重要保障和外交利益所在,同时又是国民经济的重要产业。核军工、核能、核燃料和核应用技术产业,是我国核科技工业的主要组成部分。与此相适应,如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类以及核相关专业人才,是每个大学相关专业以及每位从事能源动力类专业教育的工作者需要解决的重要问题。常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一,而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。目前,煤炭、石油、天然气等化石能源仍在整个能源构成中占据主导地位,而且估计在今后几十年地时间内这一局面还不会改变。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电,这会带来一系列严重的环境问题,比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。据最近的报载,当前我国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨,电厂的烟尘排放量约为350万吨,占全国烟尘排放量的35%。其中微细粒子(小于10微米)排放量超过250万吨,是影响大城市大气质量和能见度的主要因数,并严重危害人体健康。因此,对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制,实现其环境友好化,才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分,也必须在专业课程的教学中有相应的体现。也正是基于这一原因,浙江大学已经将原来的热能与动力工程专业改名为能源与环境系统工程专业。核能发电虽然没有上述火力发电那样的问题,但有其独特的问题,如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等均与环境保护有关。迫于环境方面对能源开发与利用的巨大压力,作为常规能源的水能由于具有清洁与可再生的特点,其开发与利用越来越得到重视,在我国能源发展战略占有十分重要的地位。

一、 热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的意义1.能源及环境是目前世界各国头等重大的社会问题。我国现有能源利用效率和环境保护存在着很多问题。实现能源、经济、环境的可持续发展是我国面临的重要选择。如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类专业人才,是每个大学相关专业以及每位从事能源类专业教育工作者需要解决的重要问题。 2。钢铁工业的快速发展,使能源资源和环境面临着重大压力。使能源消耗和冶金技术进步相协调,是在发展中首要解决的重点问题之一。因此适用于我国钢铁工业快速发展的高质量的热能与动力工程专业人才培养尤为重要。本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。 3.热能与动力工程专业涉及到传统工业,同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合,相交叉,相渗透,揭示了专业交叉的优势,也突出了特色和创新。能源和资源的开发转化,利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。建设好热能与动力工程专业,是我们的一项重要任务。 4.在我省高校中,除东北大学、大连理工大学外,我校热能与动力工程专业具有较长办学历史。在专业建设过程中,得到热能院、东大、北科大及鞍钢等企业的支持和协助。本专业的发展迅速,在省内有很好的学术声誉。本专业具有年龄结构合理的师资队伍;具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向,面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。 5.热能与动力工程专业是辽宁科大重点建设专业之一。该专业在教育部下发的教字(2000)10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中,被列入国家管理专业。在专业基础上,现有2个硕士点,研究方向不断拓宽,现有的冶金热工技术、系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本专业,使研究方向突出特色。6.热能与动力工程专业的特点:(1)专业与环境问题的密切相关性;(2)不同学科间的高度交叉性。(3)对国家政策法规及发展计划的依赖性。(4)基础知识的广泛适用性。(5)专业方向的对口性。示范性专业的理论和实践,对指导专业建设具有重要的意义。 随着热能与动力工程专业建设的不断深入和扩展,越加显示出本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。热能与动力工程专业不仅涉及到传统工业,同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合,相交叉,相渗透,揭示了专业交叉的优势,也突出了特色和创新,具有重要意义。热能与动力工程专业的发展和建设对人类社会进步和经济发展及人类的生活质量具有重要影响,能源和资源的开发转化,利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。我国热能与动力工程专业发展水平不均,与国际先进国家相比,存在一定的差距,发展和建设好热能与动力工程专业,是我们面临的重要任务。我校地处全国工业大省的钢都,热能与动力工程专业在研究领域有广阔的应用基地和服务对象。面对辽宁重工业基地的振兴和大中国有企业的技术改造和技术创新,热能与动力工程专业发展建设也具有特殊的意义。因为本科涉及到冶金、机械、化工、轻工、航空、电子、能源、交通等各行业,在这些行业中。本专业的方向和领域对其发展起着重要的促进作用。在我省高校学科布局中,除东北大学、大连理工大学的热能与动力工程专业之外,在普通高校中,我校热能与动力工程专业,是具有较长办学历史的专业。在专业建设过程中,得到中钢集团鞍山热能研究院、东北大学、北京科技大学及鞍钢等企业的支持和协助。我校热能与动力工程专业的发展迅速,在省内得到了很好的学术声誉,并取得较大的成就。本学科具有年龄结构合理的师资队伍,形成以老带新,以中青年为主体的学术梯队队伍。本专业具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向,面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。热能与动力工程专业是鞍山科大重点建设和新兴的特色专业之一。热能与动力工程专业在教育部下发的教字(2000)10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中,被列入国家管理专业。在热能与动力工程专业基础上,现有2个能源动力类硕士点,研究方向不断拓宽,现在除保留原有的冶金热工技术和热工数值模拟的研究方向外,还将系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本学科,使研究方向具有实际意义和理论价值。热能与动力工程的专业建设。近年来专业方向调整及招生规模的扩大,教学和科技水平也相应进一步提高。热能与动力工程专业在辽宁省地区和冶金行业具有较高的声誉,本学科专业的发展能极大的促进地方经济建设和行业及企业的科技进步。从促进社会发展和科技进步的角度看,热能与动力工程专业建设具有重要意义。本专业的建设具有教学科研和社会服务等功能,它的建设具有创新性和地域特色,能为我国经济建设起到促进作用。专业适应经济结构的调整、社会的全面进步和振兴老工业基地的需要,有利于促进先进生产力和先进文化的发展和建设新型国家的需求,能反映出专业的先进教育理念。二、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目解决的关键问题 热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程,针对专业建设过程中出现的专业方向、专业定位、专业特色、专业师资队伍和教学基本建设等普遍存在的共性问题,结合现行的示范性专业标准和建设实践,旨在理清思路明确方向,处理好各种矛盾,做好评建工作,切实落实专业建设。 热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程,拟解决和协调下述关系:1. 热能与动力工程专业与环境问题间的密切相关性。 常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一,而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电,这会带来一系列严重的环境问题,比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。因此,对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制,实现其环境友好化,才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。2. 不同学科间的高度交叉性。能源动力学科的技术基础课程和专业课程涉及到多学科领域的知识,热能动力工程专业涉及到热学学科、力学学科、机械制造学科、自动控制及计算机学科和化学学科。为适应21世纪初我国能源学科发展的需要,应当在各专业课程的设置中,适当安排各个有关学科的知识。3.基础知识的广泛适用性。节能是我国能源发展战略的重要组成部分,关于节能的知识不仅能源动力学科的学生应当掌握,也是几乎所有工科学生应当掌握的内容。这就要求不仅要做好本学科专业人才的培养,而且也应当承担起向所有工程专业的学生进行节能技术教学的任务。4.专业方向的对口性。目前,我国的能源动力学科的不同专业方向服务于不同的工程技术领域,还多少带有产品专业的烙印。不仅在冷的方向与热的方向中,主导专业的工作机械与系统差别巨大(例如制冷机与发电厂),就是在同一个专业方向,例如热方向中,锅炉与气轮机就有很大的差别。因此对于旨在以零距离模式培养学生的专业与学校,密切关注当前经济发展以及行业发展的需要,使得学生能到对口的专业单位工作,及时充分发挥其专业特长,具有重要意义。急需解决以能源动力类宽口径专业人才培养与目前我国能源动力类大部分企业对专业人才的知识结构强调专门化要求之间的矛盾。三、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的特色与创新 热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究的特色是基于热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究教学改革实践,将本专业人才培养的定位和培养模式的理论相结合,通过调查研究、比较研究、综合研究和解析研究的方法,构造适合专业培养环境的和社会经济发展需求的新的培养模式人才培养体系和框架结构,找出专业建设的差距。 热能与动力工程专业的人才培养模式是以应用型人才培养为主。注重厚基础和宽口径结合重实践重创新。社会不同领域、不同分工对本专业人才有着不同的需求,国家需要多层次、多类型的人才培养规格和模式。具体情况形成我校集中冶金领域特色辐射全国各个行业领域。专业培养规格主要分“研究型”和“应用型”两大类。我校重点培养“应用型”人才,培养计划的学时分配适当向传授专门应用技术的专业课倾斜,实践教育环节注重培养学生用专业知识的能力。考虑学生在宽厚基础上的专业发展,我校热能与动力工程专业分成以冶金等工业生产为重点,以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向;以制氧动力机械和空调系统为主的制冷与低温技术方向;以电能转换机械工程为主的锅炉动力与流体机械方向;以热工测试调节和自动化控制为主的热工测试及自动化工程方向。这些专业方向突出了我校专业特色。按照专业规范要求在培养学生的素质方面要求思想素质、专业素质、文化素质、身心素质协调发展;在能力方面要求要有获取知识的能力、应用知识的能力、实践能力和创新能力齐备;在知识结构方面要求具有较好的工具性知识、人文社会科学知识、经济管理知识、自然科学知识、学科技术基础知识和专业知识。

热能动力工程可以写电厂热能技术,锅炉余热利用等等。开始也不会,还是上届师兄给的文方网,写的《孤网方式下汽轮机系统建模仿真及稳定控制研究》,很专业超临界汽轮机及其调速系统建模及其参数辨识塔式太阳能吸热器的热工数值模拟大型异重循环流化床垃圾焚烧电厂监控系统的开发与研究大型循环流化床垃圾焚烧电厂热工监控系统的研制及产品化冷却塔中沟槽填料上冷却液膜的流动和传热特性研究太阳能热动力系统储热复合材料的制备与试验研究太阳能定压加热发电系统的研究电厂热工控制系统备件消耗预测研究大型汽轮机组全工况运行热经济性在线分析燃煤发电厂褐煤干燥系统的集成分析电厂热烟气干化污泥过程中SO_2吸收的研究先进控制方法在电厂热工过程控制中的研究与应用基于热泵技术的MEA法CO_2捕集系统模拟分析滑动弧放电等离子体处理挥发性有机化合物基础研究川东北地区天然气资源特征与可持续发展研究CaO吸附CO_2能耗特性及热集成研究火电厂热工设备效能评价方法与系统锅炉汽温对象逆动力学模型及其应用多变量预测控制器在200MW火电机组主汽温控制系统中的应用研究新型Cu/SAPO-34分子筛催化剂NH_3-SCR低温反应活性位研究及其水热稳定性能探讨电厂热力系统图形模块化动态建模基于Bi2Te3热电材料的低温废热回收利用研究Cu-Ce改性USY分子筛的低温NH_3-SCR性能的研究沧东电厂电水热联产生产运行方式分析与评价AP1000电厂状态参数不确定性对LBLOCA影响的量化分析火电企业技改项目投资效益后评价及应用神华集团节能环保对标体系建设研究新颖外燃式燃气轮机循环与特性研究AP1000先进核电厂大破口RELAP5建模及特性分析应用吸收式热泵提高热电厂经济效能研究

可以写锅炉或者汽机的经济分析或者安全管理等方面内容!

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