地熱供暖技術研究與討論

1 地熱供暖技術原理

 

  低溫輻射地板采暖是通過埋設于地板下的加熱管——鋁塑復合管或導電管，把地板加熱到表面溫度18至32攝氏度，均勻地向室內輻射熱量而達到采暖效果。同時它可以由分戶式燃氣采暖爐、市政熱力管網、小區鍋爐房等各種不同方式提供熱源。

 

  2 地熱在國內的應用概況

 

  改革開放后，隨著經濟社會快速發展，我國能源消費迅速增長，在國家能源緊缺的情況下，地熱資源作為可再生的綠色清潔能源已經顯示出了巨大的潛力，逐漸應用于發電、供暖、醫療保健、洗浴和旅游度假、養殖、農業溫室種植和灌溉、工業生產、礦泉水生產等廣泛的領域，中低溫地熱資源開發利用還引發了圍繞房地產開發、旅游業等的地熱開發熱潮。我國利用地熱資源的方式主要是高溫地熱發電和中低溫地熱直接利用。

 

  3 地熱供暖的優缺點

 

  地熱供暖技術有比較明顯的優缺點，其優點體現在：

 

  (1)節能。根據各種采暖方式室內溫度測試結果，地板輻射采暖方式是最理想的采暖方式。

 

  (2)舒適。地板低溫輻射采暖以地板為散熱器，由于有輻射強度和溫度的雙重作用，使室溫比較穩定且溫度梯度小，形成了真正的符合人體散熱要求的熱環境，給人以腳暖頭涼的舒適感，可使腦力勞動者的工作效率提高；(3)美觀。由于室內取消了暖氣片及其管道，相當于增加了2%～3%的使用面積。

 

  (4)地板采暖適合分戶計量及節能設計。管道的布置，系統阻力值的確定，均可根據不同情況，由設計人自己決定；(5)安全可靠，使用壽命長，清潔衛生。管材的使用壽命無論國外還是國內的生產廠家均承諾為50年；(6)熱源選擇靈活。低溫熱水地板輻射采暖系統供水溫度為40～60℃，可充分利用廢熱水和地熱水資源。

 

  其缺點體現在：對層高有8厘米左右的占用；地面二次裝修時，易損壞地下管線；容易對木地板的鋪設造成干裂的麻煩，最好選用地磚或復合地板；設定溫度不能太高，否則會大大降低輸送管道的使用壽命；由于防水需要，衛生間不便鋪設，還要借助于電暖氣。

 

  4 地板輻射與通常供暖的比較

 

  在建立同樣舒適條件的前提下，用地面輻射采暖在保證同等條件的舒適程度下，房間的設計溫度比對流采暖可降低2～3℃，從而節省采暖能耗。 由于有輻射溫度和對流溫度的雙重效應，因而形成了真正符合人體舒適要求的熱環境。地板輻射供熱提供的熱量在人的腳部較強，頭部溫和，這正符合人體足部血液循環最差頭部溫度較高的特點，給人以腳暖頭涼的舒適感，即體態舒適度高。為達到人體舒適衛生要求的熱環境，室內地表平均溫度宜采用下列數值：經常有人停留的地面24～26℃。無人停留的地面35～40℃。短期有人停留的地面為28～30℃。

 

  5 地熱熱泵在供暖中的利用

 

  為了解決地熱利用中出現的許多問題，對地熱的合理開采、綜合利用是一個大的方向。首先，在地熱用于供暖時，需進行方案分析比較，根據地熱熱水的溫度、流量，需要負擔的建筑供暖負荷，確定是全部采用地熱水，還是需要設置部分地熱熱泵機組，負擔部分建筑供暖負荷；是否需要進行水處理，供應生活熱水或其他用途；是否需要設回灌井進行地熱水回灌。 根據工程的實際應用，對地熱水供暖的綜合利用方案一般有下述三種：其一，地熱井開采的地熱水流量和溫度，在直接供暖的情況下能滿足所負擔的建筑供暖負荷，又無其他用途可用，則對供暖尾水直接回灌。其二，地熱井開采的地熱水流量和溫度，在直接供暖的情況下能滿足所負擔的建筑供暖負荷，且需要地熱水作為其他用途，如生活熱水、洗浴、溫泉等，則供暖尾水經除鐵除錳等水處理，達到應用標準，然后利用。其三，地熱井開采的地熱水流量和溫度，在直接供暖的情況下不能滿足所負擔的建筑供暖負荷，則地熱直接供暖(如果地熱水水溫較高，可以兩級供暖串接，前一級用散熱器供暖，后一級用地板輻射采暖)后的尾水（30～40℃）用地熱熱泵的熱源水，由地熱熱泵機組提供滿足供暖需要的熱媒水(60～70℃)，用于地板輻射供暖或散熱器供暖。

 

  6 低溫熱水地板輻射采暖的材料的選擇

 

  地板輻射采暖的保溫材料一般宜選用聚 乙稀苯板容重要求在15kg/m3～25kg/m3，導熱系數小，保溫效果好的產品，而且能減輕樓板的荷載，其厚度在20～25mm時，經計算完全達到隔熱目的。 地板輻射采暖溫控閥集中設置在分水器處。溫控閥帶有溫度調節和預設定裝置，用戶可以通過調節旋鈕自己隨時調整供熱量，降低了不必要的能源消耗。為節約能源創造了條件。接溫控閥處的管徑為DN20，鋁箔加筋紙，其產品具有防潮、防水、向上反射熱輻射的作用。地熱管材的選用，可采用PEX交聯聚乙稀管和PPC改性聚丙稀管材為宜。

 

  熱表由熱量計、供回水溫度感溫元件及積算顯示裝置組成。流量計有超聲波式及機械師兩種。

 

  分水器的選擇，目前大多采用國產和南韓的較多，這類產品質量基本能達到使用要求。在分水器進水端設的Y型過濾器應用銅質的較好。 還有在敷設管道所用的固定Ｕ形管卡，此管卡的材質最好選用與管材同材質的材料。 低溫熱水地板輻射采暖系統的管道敷設，在直線段每隔600mm設一固定卡，敷設S形管道時，在彎曲部分應設叁處固定卡。一般PEX管材按設計尺寸敷設一個環路一根管，在地下不能有接頭，如必須進行接頭時，可采用進口地熱管專用接頭管件，此專用接頭管件是利用PEX管的材料記憶特性來將管漲接一起的。

 

  7 管道的保溫

 

  為了減少熱媒在輸送過程中的熱損失，節約燃料；保證操作人員的安全，改造勞動條件；保證熱媒的使用溫度等，需要對供熱管道及其附件采取保溫措施。保溫管道的確定原則如下：(1)敷設在地下管溝、屋頂管溝，設備層內、悶頂及豎井內的采暖管道。(2)設在室內的供回水干管、主立管及暗裝的采暖支管；(3)管道敷設在容易被凍結的地方；(4)管道通過的房間或地點，需要采暖管道采取保溫措施時。 目前采用的保溫材料主要是水泥膨脹珍珠巖管殼，這種材料具有較好的保溫性能，產量大，價格比較便宜，是目前管道保溫常用的材料。巖棉、礦棉及玻璃棉管殼，保溫性能好，無毒、耐久且施工方便。

 

  8 結語

 

  我國地熱資源利用雖然占據世界首 位，但在我國能源結構中不足0.5%,地熱供暖面積除在個別城市達到較高百分比外，其他有地熱資源的城市還遠達不到理想目標。即使在那些發展地暖供熱比較早的城市里，開采出的地熱熱水利用率仍然很低。所以今后一個階段，大力開發和有效利用地熱資源已成為我國當前能源問題形式下一個新的命題。