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1工程案例居住小区地热采暖工程设计方案编制方：天津世纪天源地热环保设计有限公司2012-04目录2一．工程简介······································2二．方案设计依据··································3三．方案设计技术原则······························3(一)设计指导思想························································3(二)主要技术原则························································4四．方案设计相关参数······························4五．系统设计······································5(一)地热介绍····························································5(二)工艺流程····························································5(三)针对招标文件说明，我司有一下几点意见····························10（1）招标文件部分设计要求················································10（2）我司针对上述设计要求有以下几点建议··································10(四)泵站供热自控系统设计系统优点····································11六．供热泵站设计··································13(一)地热站设备布置图··················································13(二)地热站管道简单布置图·············································14（三）地热站布置原则····················································15（四）泵站主要设备······················································16（五）设备运行费用分析··················································17（六）设备介绍···························································18七．外管网管材推荐································20（一）管材选型····························································20（二）玻璃钢管材特点······················································21（三）推荐结论····························································21（四）工艺措施····························································21（五）玻璃钢保温管道报价·················································22一．工程简介3受建设单位委托，我公司为小区建筑的采暖及生活热水处理提供方案，拟以地热水结合水源热泵为建筑冬季采暖，方案包括地热水处理工艺及设备选型；提供换热站内系统工艺和设备的选型；根据工艺要求，相关工艺配电系统的设计，并能达到全程自动化运行、监控、管理；地热水加热、恒温系统工艺设计；地热水系统设备。小区建筑采暖面积约为15万㎡，住户数为1288，供热负荷60W/㎡，末端均为地板采暖；地热井热源出水量80m3/h，温度70℃。二．方案设计依据建设方提供的相关数据资料《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）《建筑给排水设计规范》（50015-2003）《城镇供热系统安全运行技术规程》（CJJ/T88-2000）《低压配电设计规范》（GB50054-95）《泵站电器设计规范》（GB/T50265-97）《地下工程防水技术规范》（GB50108—2001）《城镇地热供热工程技术规范》（GJJ138—2010）《地热资源地质勘查规范》（GB11615—89）其它国家有关规定及规范三．方案设计技术原则(一)设计指导思想1.该工程设计指导思想为安全可靠，经济合理，方便管理，环保节能。2.在能源利用方面，根据现有可用的能源状况，以地热水资源的综合利用为主，采用梯级利用方式，最大限度的降低地热水的尾水温度。由此，建立一套技术成熟、建筑配套能源利用系统先进、建设成本和运行成本低廉、4操作方便、自动化程度高的建筑能源使用系统，是本项目的建设目标。3.在现有可采地热资源基础上，按照统一规划、合理布局、灌采结合、保护资源的原则，整合老资源，开发新资源。(二)主要技术原则1、按照建设方提供资料并结合地热开发利用方案要求，进行方案设计，同时便于管理，调节，尽量减少投资和运行费用。2、供热系统设计，实现泵站系统自动控制，采用集中监控显示，同时具备相应的报警功能。3、利用热泵相关技术，实现地热梯级利用。通过多级次地从地热水中提取热能，使热能得到充分利用，降低地热尾水温度，提高资源利用率。4、为节约能源，系统循环水以质调节为主，并配置变频泵，进行一定的量调节。5、为充分利用地热能，将地热直接利用部分的热负荷作为基本负荷，满足建筑物初寒期与末寒期的负荷要求。对严寒期热负荷不足部分，在地热系统中配置调峰热源（采用水源热泵或燃气吸收式热泵），专门在严寒期启动调峰，补充热源不足，达到充分利用地热资源的目的。四．方案设计相关参数建筑采暖面积：15万㎡住户数：1288供热负荷：60W/㎡，地热井参数：温度70℃、流量80t/h；供暖系统供回水设计温度：供，45℃；回，35℃；末端总的热负荷：9000kw；末端采暖系统不分高低区。五．系统设计5(一)地热介绍地热能是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。全球地热能的储量与资源潜量十分巨大，每年从地球内部传到地面的热能相当100PW·h，但是地热能的分布相对比较分散，因此开发难度很大。由于地热能是储存在地下的，因此不会受到任何天气状况的影响，并且地热资源同时具有其它可再生能源的所有特点，随时可以采用，不带有害物质，关键在于是否有更先进的技术进行开发。目前地热能在全球很多地区的应用相当广泛，开发技术也在日益完善。地热水多元梯级综合利用模式中包括低温辐射采暖技术、热泵技术、新型板式换热技术和地热水回灌等新技术。根据地热水的水量、温度、供暖负荷、用水负荷和现场具体条件，因地制宜、合理地确定方案，多种采暖方式可以并存，也可以串联或并串联交叉形成梯级采暖。应用自控技术及其他技术手段最大限度地利用热能，尽可能降低尾水温度和减少尾水排放。地热水还可直接被利用于采暖、洗浴、医疗保健和各种形式的工业用热，以及水产养殖、农业种植和灌溉的水热资源，由于它取自地下深层断裂带，富含多种矿物质，所以又是“热矿水”资源，作为“热能”，它可替代造成严重空气污染的燃煤，同时也可替代燃气和燃油。(二)工艺流程6系统总工艺7（1）换热器直接换热系统潜水泵自地热井中抽取70℃的地热水送入除砂器，地热水经过除砂处理后直接进入气水分离器，在气水分离装置中进行地热水与混在地热水中的天然气等气体的分离，经气水分离后部分68℃地热水由回灌加压泵加压（另一部分68℃地热水直接进入生活热水处理系统）分别送入第一级换热系统的板式换热器1、2的一次侧进水口，在换热器中放热降温至37℃后自板式换热器1、2的一次侧出水口排出，部分地热水进入第二级换热系统水源热泵间接换热系统（另一部分与68℃地热水混合进入生活热水处理系统）;在水源热泵间接换热系统中，地热水在板式换热器3、4放热降温至12℃后自换热器2的一次侧出水口排出，同时系统循环水经过循环泵加压后一部分进入换热器直接换热系统（另一部分进入水源热泵间接换热系统），在直接换热系统中系统循环水通过与地热水直接换热，吸热升温达到设计温度48.5℃后直接供给末端用户，在末端系统中系统循环水放热降温后再次经过循环泵加压继续吸热升温，如此循环。（2）水源热泵间接换热系统在第一级换热系统中的地热水经过换热降温至37℃后进入水源热泵间接换热系统的板式换热器3、4的一次侧进水口，在换热器中放热降温后直接排放，中间侧循环水在板式换热器3、4中与地热水换热吸热升温，直至达到设计温度15℃后经过中间侧循环泵加压送入水源热泵机组蒸发器，在蒸发器中放热降温至7℃之后再次回到板式换热器3、4，继续吸热升温，如此循环。水源热泵机组做功将蒸发器吸收的热量经冷凝器传递给末端系统循环水。末端系统循环水经系统循环泵加压送入水源热泵机组，在水源热泵机组冷凝器中加热升温至43℃后与第一、二级换热系统循环水混合45℃后直接供给系统末端，在系统用户末端放热降温以后再次返回水源热泵机组继续吸热升温，如此循环8地热盘管供热系统流程示93）生活热水处理系统系统工艺说明：水质处理系统采用泵站提前统一处理，以常规的除砂、除铁为主，过滤地热水中沙砾及铁质为主，减小因铁化合物、其他化合物对系统设备的影响，处理地热水所产生的固体垃圾。原理流程是在部分地热原水与第一级换热系统换热后的一部分地热水直接进入曝气装置,在曝气装置中进行曝气处理，将地热水中的二价铁离子与空气接触进行充分氧化处理变成不溶于水的三价铁，然后地热水由除铁泵供给除铁装置，经锰砂、石英砂过滤将地热水中不溶于水的三价铁分离出来，实现除铁的效果，同时可以将地热水中其他不溶于水的有害离子和二氧化碳气、硫化氢分离出来，经过除铁的地热水供给热水箱，由热水供水泵供给末端用户使用。该方案充分利用温泉井已征土地，合理使用现有容积率，发挥最大经济效益；减小温泉区固体污染、噪音污染、废水污染；减小钙化合物、铁化合物等其他易结垢、有腐蚀性、酸碱性化合物对管网系统的损害；减小结垢，减小后期维护、维修费用和频率。生活热水处理系统流程示意10（4）井水参数根据甲方提供的数据，地热井井水温度70℃、井水流量80t/h，末端建筑面积为15万平米，单平米负荷为60w，总热负荷为9000kw。同时考虑1288户的生活热水供应，现有的生活热水水源无法满足末端供暖需求和末端用户的生活热水需求，若想要同时满足末端供暖需求和末端用户的生活热水需求，还需一口井水温度70℃、井水流量63t/h的地热井。(三)针对招标文件说明，我司有一下几点意见（1）招标文件部分设计要求小区地热采暖工程设计方案招标文件设计要求有：1、曝气过程中地热水温下降不应超过0.6℃；除铁系统在运行中地热水温度损失不应超过0.6℃。2、提供备用水源热泵一台。3、地热井潜水泵采用变频控制，可根据采暖供水温度变频调速。4、换热站（24×8m）。5、水泵变频器选用国际知名品牌。6、外管网方案设计采用同程循环回水方式或能保证水温平衡的更优化的循环回水方案。（2）我司针对上述设计要求有以下几点建议1、根据我公司多年的施工经验和检测数据，我公司在地热水处理工艺中，曝气过程中地热水温下降不超过1-2℃；除铁系统在运行中地热水温度损失不超过1℃。2、在采暖系统中，采用两台热泵同时运行，在初冬、末冬可以根据末端负荷选择开启其中一台热泵机组，在采暖高峰期采用两台热泵同时开启（时间短），这样不但可以减少投资费用，而且减少了后期的运营费用，故没有必要提供一台备用水源热泵。3