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地熱供暖
地熱供暖的技術關鍵
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-11-03 11:02:01瀏覽次數:1573
耦合自控雙循環調溫技術
地熱供暖、供水系統的控制核心是要做到節水、節電,并保證供暖和供水的良好效果。因此,地熱梯級利用系統中的一個核心問題是要將利用系統與地熱開采系統有機地聯系起來,做到利用多少開采多少。實現這一要求的關鍵是解決好系統的控制技術問題。
地熱供熱中存在兩個循環系統。一個是用戶熱力子系統,負責室內供熱,該系統的特點是水溫可調而流量不可調,即調質不調量。另一個是地熱水子系統,負責熱水開采并向用戶熱力子系統提供熱能。由于地熱水溫度是相對恒溫的,總熱量的變化只能通過流量來控制,因此,該系統的特點是調量不調質。兩個系統之間通過換熱設備連接并進行熱交換。地熱水開采量的變化決定了供熱總能量的變化,從而決定了用戶熱力子系統的變化,最終決定了室內溫度的變化。利用這一特點,建立自動控制系統,將室內溫度需求反饋到地熱水子系統中,對開采量進行調節,最終實現室內溫度的調節。這個調節過程是由耦合自控雙循環調溫系統來控制的。耦合自控雙循環調溫技術的基本原理是:根據室外溫度的變化,調節室內供熱負荷,再將室內供熱負荷信號傳送到地熱水子系統中,調節地熱水流量,實現對地熱水總熱量的調節,進而調節用戶熱力子系統的循環水溫度,最終實現對室內供熱負荷的調節,保證室內恒溫。
各級參數的耦合匹配
地熱梯級利用工藝的另一個關鍵是各級參數的耦合匹配。首先是用戶熱力子系統各級參數的匹配,用戶熱力系統一般分三級進行,各級的供熱溫度要根據供熱面積與負荷要求確定。確定各級供熱溫度后,就可以相應地確定地熱水系統的換熱溫度。地熱水系統一般采用兩級換熱一級提溫的方式,各級換熱溫度與提溫量由自控系統根據供熱參數確定。
直供與間供方式的選擇
在地熱用于供暖的開發利用過程中,由于各地水質、溫度和采暖設施的不同,利用的形式也就各有不同。但總結起來其基本形式有兩種,一種是地熱水直接進入末端設備的供暖方式,叫直接供暖方式;另一種是通過換熱器將地熱水的熱量交換到另一種介質中,通過此種介質的循環,把熱量傳遞到各采暖用戶,叫間接供暖方式。
對于地熱供暖系統采取直接供暖方式好還是間接供暖方式好,需要綜合考慮地熱水的水質、水溫、末端設備選型、是否回灌以及資金狀況等許多因素。但影響選擇直接供暖和間接供暖的最主要的因素是地熱水的水質和溫度。
1.地熱水溫度因素
間接供暖需要使用換熱器,使用換熱器必然有熱量的損失。對高溫資源來說,熱量損失相對于資源品位而言較小;而對低溫資源來說,由于本身溫度不高,熱量損失相對資源品位就比較大。并且,由于低溫地熱井的水溫較低,為盡量減少換熱溫差熱交換時需要的傳熱面積就比較大,換熱器的成本相應也要增加。盡管如此,具體應采用何種方式仍要以水質的腐蝕特性而定。
2.地熱水水質因素
利用地熱進行直接供暖存在腐蝕結垢問題。地熱水的水質將會直接影響到整個供熱系統設備的腐蝕程度。采用間接供熱時,可以選用耐腐蝕性很強的鈦板換熱器,避免地熱水和采暖系統管道的直接接觸,也就避免了系統的腐蝕結垢問題。因此,對于水質差的地熱水應優先選用間接供暖方式。
地熱供暖、供水系統的控制核心是要做到節水、節電,并保證供暖和供水的良好效果。因此,地熱梯級利用系統中的一個核心問題是要將利用系統與地熱開采系統有機地聯系起來,做到利用多少開采多少。實現這一要求的關鍵是解決好系統的控制技術問題。
地熱供熱中存在兩個循環系統。一個是用戶熱力子系統,負責室內供熱,該系統的特點是水溫可調而流量不可調,即調質不調量。另一個是地熱水子系統,負責熱水開采并向用戶熱力子系統提供熱能。由于地熱水溫度是相對恒溫的,總熱量的變化只能通過流量來控制,因此,該系統的特點是調量不調質。兩個系統之間通過換熱設備連接并進行熱交換。地熱水開采量的變化決定了供熱總能量的變化,從而決定了用戶熱力子系統的變化,最終決定了室內溫度的變化。利用這一特點,建立自動控制系統,將室內溫度需求反饋到地熱水子系統中,對開采量進行調節,最終實現室內溫度的調節。這個調節過程是由耦合自控雙循環調溫系統來控制的。耦合自控雙循環調溫技術的基本原理是:根據室外溫度的變化,調節室內供熱負荷,再將室內供熱負荷信號傳送到地熱水子系統中,調節地熱水流量,實現對地熱水總熱量的調節,進而調節用戶熱力子系統的循環水溫度,最終實現對室內供熱負荷的調節,保證室內恒溫。
各級參數的耦合匹配
地熱梯級利用工藝的另一個關鍵是各級參數的耦合匹配。首先是用戶熱力子系統各級參數的匹配,用戶熱力系統一般分三級進行,各級的供熱溫度要根據供熱面積與負荷要求確定。確定各級供熱溫度后,就可以相應地確定地熱水系統的換熱溫度。地熱水系統一般采用兩級換熱一級提溫的方式,各級換熱溫度與提溫量由自控系統根據供熱參數確定。
直供與間供方式的選擇
在地熱用于供暖的開發利用過程中,由于各地水質、溫度和采暖設施的不同,利用的形式也就各有不同。但總結起來其基本形式有兩種,一種是地熱水直接進入末端設備的供暖方式,叫直接供暖方式;另一種是通過換熱器將地熱水的熱量交換到另一種介質中,通過此種介質的循環,把熱量傳遞到各采暖用戶,叫間接供暖方式。
對于地熱供暖系統采取直接供暖方式好還是間接供暖方式好,需要綜合考慮地熱水的水質、水溫、末端設備選型、是否回灌以及資金狀況等許多因素。但影響選擇直接供暖和間接供暖的最主要的因素是地熱水的水質和溫度。
1.地熱水溫度因素
間接供暖需要使用換熱器,使用換熱器必然有熱量的損失。對高溫資源來說,熱量損失相對于資源品位而言較小;而對低溫資源來說,由于本身溫度不高,熱量損失相對資源品位就比較大。并且,由于低溫地熱井的水溫較低,為盡量減少換熱溫差熱交換時需要的傳熱面積就比較大,換熱器的成本相應也要增加。盡管如此,具體應采用何種方式仍要以水質的腐蝕特性而定。
2.地熱水水質因素
利用地熱進行直接供暖存在腐蝕結垢問題。地熱水的水質將會直接影響到整個供熱系統設備的腐蝕程度。采用間接供熱時,可以選用耐腐蝕性很強的鈦板換熱器,避免地熱水和采暖系統管道的直接接觸,也就避免了系統的腐蝕結垢問題。因此,對于水質差的地熱水應優先選用間接供暖方式。
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