新能源技術(shù)與應(yīng)用概論地?zé)崮芗捌鋺?yīng)用

新能源技術(shù)與應(yīng)用概論地?zé)崮芗捌鋺?yīng)用第1頁(yè)/共63頁(yè)4.1地?zé)崮芨攀?.1.1地?zé)崮芑靖拍?．地球內(nèi)部構(gòu)造及溫度變化圖5-1地球構(gòu)造示意圖第2頁(yè)/共63頁(yè)地球內(nèi)部的溫度分布第3頁(yè)/共63頁(yè)我們居住的地球?qū)嶋H上是一個(gè)龐大的熱球據(jù)估計(jì)，全世界地?zé)豳Y源的總量，大約為1.45×1026J，相當(dāng)于4.948×1015t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)所放出的熱量。如果把地球上貯存的全部煤炭燃燒時(shí)所放出的熱量作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，那么，石油的貯存量約為煤炭的3%，目前可利用的核燃料的貯存量約為煤炭的15%，而地?zé)崮艿目傎A存量則為煤炭的1.7億倍。第4頁(yè)/共63頁(yè)在地殼中，地?zé)岬姆植伎煞譃?個(gè)帶，即可變溫度帶、常溫帶和增溫帶?？勺儨囟葞в捎谑芴?yáng)輻射的影響，其溫度有著晝夜、年份、世紀(jì)、甚至更長(zhǎng)的周期性變化，其厚度一般為15～20m；常溫帶，其溫度變化幅度幾乎等于0，深度一般為20～30m；增溫帶在常溫帶以下，它的溫度隨深度增加而升高，其熱量的主要來(lái)源是地球內(nèi)部的熱能。第5頁(yè)/共63頁(yè)地溫梯度地球每一層次的溫度狀況是迥然不同的。在地殼的常溫帶以下，地?zé)釡囟入S深度增加而不斷升高，越深越熱。這種沿地下等溫面的法線向地球中心方向上單位距離內(nèi)溫度增加的數(shù)值，叫地溫梯度，也叫做地?zé)嵩鰷芈剩鋯挝煌ǔ２捎谩?km。地球各層次的地?zé)嵩鰷芈什顒e是很大的：地表至15km深處，地?zé)嵩鰷芈势骄鶠?～3℃/km；15～25km深處，地?zé)嵩鰷芈式禐槠骄?.5℃/km；再往下，則只有0.8℃/km。根據(jù)各種資料推斷，地殼底部至地幔上部的溫度大約為1100～1300℃，地核的溫度大約在2000～5000℃之間。假如按照正常的地?zé)嵩鰷芈蕘?lái)推算，80℃的地下熱水，大致是埋藏在2000～2500m左右的地下。第6頁(yè)/共63頁(yè)地?zé)嵴^(qū)和地?zé)岙惓^(qū)大地?zé)崃髦狄彩呛饬康責(zé)嵴^(qū)和地?zé)岙惓^(qū)的重要指標(biāo)。大地?zé)崃髦凳侵竼挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)地球表面單位面積所散失的熱量，用符號(hào)HFU表示熱流單位（1HFU＝4.1868×10-7J/（cm2·s））。從全球來(lái)看，地表大地平均熱流值為1.4～1.5熱流單位（5.9～6.3μJ/（cm2·s）），地表平均地溫梯度為1.5～3.0℃/km。凡接近上述平均熱流值和地溫梯度的地區(qū)，均稱為地?zé)嵴^(qū)；凡熱流值和地溫梯度超過(guò)上述平均值的地區(qū)，稱為地?zé)岙惓^(qū)。在地?zé)嵴^(qū)，較高溫度的熱水和蒸汽埋藏在地殼的較深處；在地?zé)岙惓^(qū)，由于地?zé)嵩鰷芈瘦^大，較高溫度的熱水或蒸汽埋藏在地殼的較淺部位，有的甚至露出地表。一般把那些天然露出的地下熱水和蒸汽叫做溫泉，溫泉是在當(dāng)前技術(shù)水平下最容易利用的一種地?zé)豳Y源。在地?zé)岙惓^(qū)，除溫泉外，人們也較容易通過(guò)鉆井等人工方法把地下熱水或蒸汽引導(dǎo)到地面上來(lái)并加以利用。第7頁(yè)/共63頁(yè)2．地?zé)崽锱c熱儲(chǔ)（1）地?zé)豳Y源地?zé)豳Y源是指地殼表層以下，到地下3000～5000米的深度以內(nèi)，聚集15℃以上的巖石和熱流體所含總熱量。地?zé)豳Y源有以下四種類型：水熱型、干熱巖型、地壓型和巖漿型，而以水熱型最為常見(jiàn)。水熱型又分為蒸汽型和熱水型兩種。蒸汽型又可分為干蒸汽（以蒸汽為主的）和濕蒸汽（有的學(xué)者把干度小的濕蒸汽劃入熱水型中）兩類。第8頁(yè)/共63頁(yè)表1地?zé)豳Y源分類資源類型含義特征水熱型蒸汽型熱水型干蒸汽濕蒸汽熱水型地下以蒸汽為主的對(duì)流系統(tǒng)的地?zé)豳Y源以溫度較高的過(guò)熱蒸汽為主，雜有少量其它氣體，水很少或沒(méi)有，無(wú)水的干蒸汽資源罕見(jiàn)，含水的稱為濕蒸汽資源熱水型熱儲(chǔ)中以水為主的對(duì)流系統(tǒng)的地?zé)豳Y源包括低于當(dāng)?shù)貧鈮合嘛柡蜏囟鹊臒崴蜏囟鹊扔陲柡蜏囟鹊臐裾羝?，分布廣、儲(chǔ)量大地壓地?zé)嵝吞N(yùn)藏在含油氣沉積盆地深處（3000~6000m），由機(jī)械能（高壓）、熱能（高溫）和化學(xué)能組成的地?zé)豳Y源熱儲(chǔ)中受巖層和封存水負(fù)荷而導(dǎo)致高溫（120~180℃），高壓（幾百個(gè)大氣壓），并在高溫高壓下積聚了溶于水中的烴類物質(zhì)，是一種綜合性能源干熱巖型地下一定深度2~3km，含水量少或不含水，滲透性差而含有異常高熱的地質(zhì)體含熱量甚大，曾估計(jì)1立方英里350℃的熱巖體冷卻到150℃，可產(chǎn)出相當(dāng)于三億桶石油的熱量。巖漿型在熔融狀或半熔融狀熾熱巖漿中蘊(yùn)藏著的巨大能量資源溫度在600~1500℃不等，一些火山地區(qū)資源埋藏較淺，而多數(shù)埋藏于目前鉆探技術(shù)還比較困難的地層中，因此開(kāi)采難度大第9頁(yè)/共63頁(yè)（2）地?zé)崽锏責(zé)崽锸侵冈谀壳凹夹g(shù)條件下可以采集的深度內(nèi)，富含可經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)和利用的地?zé)崃黧w的地域。它一般包括熱儲(chǔ)、蓋層、熱流體通道和熱源四大要素，是具有共同的熱源，形成統(tǒng)一熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可用地質(zhì)、物化探方法圈閉的特定范圍。1）熱水田這一地區(qū)富集的主要是熱水，水溫一般在60～120℃。這里地下熱水的形成過(guò)程大致可分為兩種情況。①深循環(huán)型大氣降水落到地表以后，在重力作用下，沿著土壤、巖石的縫隙，向地下深處滲透，成為地下水。地下水在巖石裂隙內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中，不斷吸收周圍巖石的熱量，逐漸被加熱成地下熱水。滲流越深，水溫越高，地下水被加熱后體積要膨脹，在下部強(qiáng)大的壓力作用下，它們又沿著另外的巖石縫隙向地表流動(dòng)，成為淺埋藏的地下熱水，如果露出地面，就成為溫泉。②特殊熱源型地下深處的高溫灼熱的巖漿，沿著斷裂上升，如果巖漿沖出地表，就形成火山爆發(fā)；如果壓力不足，巖漿未沖出地表，而在上升通道中停留下來(lái)，就構(gòu)成巖漿侵入體。這是一個(gè)特殊的高溫?zé)嵩?，它可以把滲透到地下的冷水加熱到較高的溫度，而成為熱水田中的一種特殊類型。第10頁(yè)/共63頁(yè)（2）地?zé)崽?）蒸汽田蒸汽田內(nèi)由水蒸氣和高溫?zé)崴M成。它的形成條件是：熱儲(chǔ)水層的上覆蓋層透水性很差，而且沒(méi)有裂隙。這樣，由于蓋層的隔水、隔熱作用，蓋層下面的儲(chǔ)水層在長(zhǎng)期受熱的條件下，就聚集成為具有一定壓力、溫度的大量蒸汽和熱水的蒸汽田。第11頁(yè)/共63頁(yè)地?zé)崮艿男纬傻?2頁(yè)/共63頁(yè)4.1.2我國(guó)的地?zé)豳Y源

環(huán)球性的地?zé)釒е饕邢铝?個(gè)：（1）環(huán)太平洋地?zé)釒鞘澜缱畲蟮奶窖蟀鍓K與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊界。世界許多著名的地?zé)崽?，如美?guó)的蓋瑟爾斯、長(zhǎng)谷、羅斯福；墨西哥的塞羅、普列托；新西蘭的懷臘開(kāi)；我國(guó)的臺(tái)灣馬槽；日本的松川、大岳等均在這一帶。（2）地中海-喜馬拉雅地?zé)釒菤W亞板塊與非洲板塊和印度板塊的碰撞邊界。世界第一座地?zé)岚l(fā)電站意大利的拉德瑞羅地?zé)崽锞臀挥谶@個(gè)地?zé)釒е?。我?guó)的西藏羊八井及云南騰沖地?zé)崽镆苍谶@個(gè)地?zé)釒е小＃?）大西洋中脊地?zé)釒н@是大西洋海洋板塊開(kāi)裂部位。冰島的克拉弗拉、納馬菲亞爾和亞速爾群島等一些地?zé)崽锞臀挥谶@個(gè)地?zé)釒?。?）紅海-亞丁灣-東非裂谷地?zé)釒继?、埃塞俄比亞、肯尼亞等?guó)的地?zé)崽?。除了在板塊邊界部位形成地殼高熱流區(qū)而出現(xiàn)高溫地?zé)崽锿?，在板塊內(nèi)部靠近板塊邊界部位，在一定地質(zhì)條件下也可形成相對(duì)的高熱流區(qū)。其熱流值大于大陸平均熱流值1.46熱流單位，而達(dá)到1.7～2.0熱流單位。如我國(guó)東部的膠、遼半島，華北平原及東南沿海等地。第13頁(yè)/共63頁(yè)1．我國(guó)地?zé)豳Y源的基本情況全國(guó)主要沉積盆地儲(chǔ)存的地?zé)崮芰繛?3.61×1020J，相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤2500億噸。全國(guó)地?zé)崴砷_(kāi)采資源量為每年68億m3，所含熱量為963×1015J，折合每年3284萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。其中：對(duì)流型山區(qū)地?zé)崴砷_(kāi)采資源量為每年19億m3，熱能量為335×1015J/a，折合每年1142萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。以消耗儲(chǔ)存資源量為主，傳導(dǎo)型平原區(qū)地?zé)崴诳砷_(kāi)采量為每年49億m3，熱能量為：628×1015J/a，折合每年2142萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。山區(qū)和平原區(qū)地?zé)崴砷_(kāi)采水量分別占總量的28%和72%，山區(qū)和平原區(qū)可開(kāi)采熱量分別占全國(guó)地?zé)崮芸衫昧康?5%和65%。第14頁(yè)/共63頁(yè)2．我國(guó)地?zé)豳Y源的類型我國(guó)大陸屬歐亞板塊的一部分，它的東側(cè)為島弧型洋-陸匯聚邊緣，西南側(cè)為陸-陸碰撞造山帶，是由許多不同時(shí)期的古板塊（如華北、華南、塔里木、哈薩克斯坦、西伯利亞等）經(jīng)碰撞、增生和拼接而成的。中國(guó)大陸構(gòu)造演化經(jīng)歷了古生代陸洋分化對(duì)立階段、石碳二疊紀(jì)軟碰撞轉(zhuǎn)化階段和中新生代盆山對(duì)峙發(fā)展階段，多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與多期盆地疊加塑造出不同的地?zé)崽?。?gòu)造的演化伴隨著不同時(shí)期的巖漿活動(dòng)，形成了不同巖性和結(jié)構(gòu)的地層，使得大地?zé)崃髦档姆植季哂忻黠@的規(guī)律性。西南地區(qū)沿雅魯藏布江縫合帶，熱流值較高（91～364MW/m2），向北隨構(gòu)造階梯下降，到準(zhǔn)格爾盆地只有33～44MW/m2。我國(guó)東部臺(tái)灣板塊地緣帶，熱流值較高，為80～120MW/m2，越過(guò)臺(tái)灣海峽到東南沿海燕山期造山帶，降為60～100MW/m2，到江漢盆地?zé)崃髦抵挥?7～69MW/m2。第15頁(yè)/共63頁(yè)（1）沉積盆地傳導(dǎo)型中低溫地?zé)豳Y源分布于華北平原、汾渭盆地、松遼平原、淮河盆地、蘇北盆地、江漢盆地、四川盆地、銀川平原、河套平原、準(zhǔn)格爾盆地等地區(qū)，主要熱儲(chǔ)層為厚度數(shù)百米至數(shù)千米第三系砂巖、砂礫巖。鄂爾多斯盆地的三疊系和侏羅系砂巖賦存低鹽度熱水。四川盆地三疊系、侏羅系為熱鹵水富集層。（2）隆起山地對(duì)流型地?zé)豳Y源高溫地?zé)豳Y源主要分布于藏南-川西-滇西和臺(tái)灣地區(qū)，中低溫地?zé)豳Y源主要分布于東南沿海地區(qū)和膠東、遼東半島。1）喜馬拉雅碰撞帶為新生代陸內(nèi)強(qiáng)烈變形帶，現(xiàn)代水熱活動(dòng)北弱南強(qiáng)。西藏的地?zé)犸@示664處，包括溫泉、熱泉、沸泉、沸噴泉、水熱爆炸、間歇噴泉等。羊八井鉆孔揭露的最高溫度超過(guò)250℃。云南滇西地區(qū)出露的溫泉有296處，其中高溫?zé)崛?8處，沸泉7處，水溫為23～104℃。2）臺(tái)灣島作為西太平洋島孤系的一部分，為現(xiàn)代的高溫?zé)醿?chǔ)區(qū)。大多屬于碳酸鹽泉，少數(shù)屬于硫酸鹽泉和氯化物泉。在火山巖區(qū)，絕大多數(shù)為酸性硫酸鹽泉，其它為中、堿性碳酸鹽泉，少數(shù)為氯化物泉。3）東南沿海分屬于揚(yáng)子斷塊和華南斷褶，分布著不同時(shí)期的花崗巖和中生代的火山巖，其分布主要受北東向斷裂控制，巖漿巖為脆性物質(zhì)，深斷裂帶成為熱水運(yùn)移的通道。74%的溫泉出露于巖漿巖斷裂帶或接觸帶之中。該區(qū)溫泉為中低溫?zé)崴?，熱?chǔ)溫度一般為110～130℃，熱水循環(huán)深度不超過(guò)4km，熱田面積最大不超過(guò)10km2。4）膠東半島已發(fā)現(xiàn)水溫大于49℃的溫泉14處，出露于復(fù)背斜核部斷裂構(gòu)成的X型構(gòu)造交匯處，溫度大于60℃溫泉7處，溫度大于80℃有2處，其余的在49～56℃之間。遼東半島溫泉有19處，水溫28～72℃。第16頁(yè)/共63頁(yè)3．我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)前景我國(guó)年利用地?zé)崮芗s4.45億立方米，居世界第一位，而且每年以近10％的速度增長(zhǎng)。全國(guó)地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量88％集中在西藏。其中，羊八井地?zé)犭娬疽逊€(wěn)定運(yùn)行了近30年。滇藏地?zé)釒У陌l(fā)電潛力為5817.65MW。截至2006年年底，我國(guó)除青海、云南、貴州等少數(shù)省區(qū)外，其他省區(qū)都在不同程度地推廣地源熱泵技術(shù)。目前，全國(guó)已安裝地源熱泵系統(tǒng)的建筑面積超過(guò)3000萬(wàn)平方米。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)地源熱泵市場(chǎng)年銷售額已超過(guò)億元，并以每年20％的速度增長(zhǎng)。第17頁(yè)/共63頁(yè)4.2地?zé)豳Y源的直接利用地?zé)崮艿睦每煞譃榈責(zé)岚l(fā)電和直接利用兩大類，而對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w可能利用的范圍如下：（1）200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；（2）150～200℃雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工；（3）100～150℃雙循環(huán)發(fā)電、供暖，制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類、罐頭食品；（4）50～100℃供暖、溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥；（5）20～50℃沐浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工。第18頁(yè)/共63頁(yè)4.2.1地源熱泵

地下水源熱泵系統(tǒng)是一種新興的淺層地?zé)崮芾眉夹g(shù)，最早源于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，它的歷史可以追溯到1912年，瑞士Zoelly首先提出了“地?zé)嵩礋岜谩钡母拍睢?946年美國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)的研究，在俄勒岡州成功的建成了第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代，歐洲開(kāi)始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當(dāng)時(shí)的能源價(jià)格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機(jī)，它才開(kāi)始受到重視，許多公司開(kāi)始了地源熱泵的研究、生產(chǎn)和安裝。20世紀(jì)80年代后期，地源熱泵技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，更多的科學(xué)家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導(dǎo)效率，同時(shí)越來(lái)越重視環(huán)境的影響問(wèn)題。地源熱泵生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，瑞士和瑞典的年遞增率超過(guò)10%。美國(guó)的地源熱泵生產(chǎn)和推廣速度很快，技術(shù)產(chǎn)生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產(chǎn)和使用的頭號(hào)大國(guó)。第19頁(yè)/共63頁(yè)我國(guó)的情況我國(guó)淺層地溫能的開(kāi)發(fā)利用起步較晚，20世紀(jì)90年代開(kāi)始推廣和研究地源熱泵系統(tǒng)淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用技術(shù)。2001年，國(guó)家建設(shè)部在《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中專門作了推薦。從2006年開(kāi)始，國(guó)家分別將三個(gè)城市作為地源熱泵試點(diǎn)城市，分別是北京、天津、沈陽(yáng)，大力發(fā)展地源熱泵。國(guó)家努力引導(dǎo)發(fā)展地源熱泵，國(guó)家的一些政府部門的建筑、學(xué)校、醫(yī)院等都進(jìn)行了地源熱泵改造。第20頁(yè)/共63頁(yè)2008年奧運(yùn)會(huì)羽毛球及藝術(shù)體操比賽場(chǎng)館的北京工業(yè)大學(xué)體育館第21頁(yè)/共63頁(yè)2．地源熱泵的定義及工作原理地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)主要由四部分組成：淺層地能采集系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組、室內(nèi)采暖空調(diào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。所謂淺層地能采集系統(tǒng)是指通過(guò)水或防凍液的水溶液將巖土體或地下水、地表水中的熱量采集出來(lái)并輸送給水源熱泵系統(tǒng)。室內(nèi)采暖空調(diào)系統(tǒng)主要有風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、地板輻射采暖系統(tǒng)、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)等。地源熱泵工作原理圖第22頁(yè)/共63頁(yè)3．地源熱泵的類型根據(jù)利用地?zé)嵩吹姆N類和方式不同，可以分為以下3類：土壤源熱泵或稱土壤耦合熱泵、地下水熱泵、地表水熱泵。第23頁(yè)/共63頁(yè)（1）土壤源熱泵土壤源熱泵以大地作為熱源和熱匯，其換熱器埋于地下，與大地進(jìn)行冷熱交換。土壤源熱泵系統(tǒng)主機(jī)通常采用水-水熱泵機(jī)組或水-氣熱泵機(jī)組。根據(jù)地下熱交換器的布置形式，主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管3類。第24頁(yè)/共63頁(yè)垂直埋管換熱器熱泵系統(tǒng)

垂直埋管式地源熱泵優(yōu)勢(shì)在于：①占地面積?。虎谕寥赖臏囟群蜔崽匦宰兓?；③需要的管材最少，泵能耗低；④能效比很高。劣勢(shì)主要在于：由于缺乏相應(yīng)的施工設(shè)備和施工人員，造價(jià)偏高。第25頁(yè)/共63頁(yè)水平埋管式地源熱泵水平埋管式地源熱泵優(yōu)勢(shì)：由于施工設(shè)備廣泛使用而且施工容易，再加上許多家庭有足夠大的施工場(chǎng)地，因此造價(jià)就可以降低。劣勢(shì)：需要較大場(chǎng)地；運(yùn)行不穩(wěn)定（由于淺層大地的溫度和熱特性隨著季節(jié)、降雨以及埋深而變化）；泵能耗較高；系統(tǒng)效率較低。第26頁(yè)/共63頁(yè)蛇形埋管式地源熱泵蛇形埋管式地源熱泵第27頁(yè)/共63頁(yè)（2）地下水熱泵系統(tǒng)圖5-7

地下水熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：造價(jià)要比土壤源熱泵系統(tǒng)低，另外水井很緊湊，不占太多場(chǎng)地，技術(shù)也相對(duì)比較成熟，水井承包商容易找。劣勢(shì)：①有些地方法規(guī)禁止抽取或回灌地下水；②可供的地下水有限；③如水質(zhì)不好或打井不合格要注意水處理問(wèn)題；④如泵選擇過(guò)大、控制不良或水井與建筑偏遠(yuǎn)，泵能耗就會(huì)過(guò)大。第28頁(yè)/共63頁(yè)（3）地表水熱泵系統(tǒng)地表水熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：地表水熱泵系統(tǒng)具有造價(jià)低、泵能耗低、維修率低以及運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。劣勢(shì)：在公用河水中的設(shè)備容易受到損害。另外，如果湖泊過(guò)小或過(guò)淺，湖泊的溫度會(huì)隨著室外氣候發(fā)生較大的變化，就會(huì)使效率降低，制冷或供熱能力下降。第29頁(yè)/共63頁(yè)4．地源熱泵的優(yōu)越性（1）節(jié)能、高效性地源熱泵系統(tǒng)在提供100單位能量時(shí)，70%的能量來(lái)源于土壤，30%的能量來(lái)自電力，電能的消耗主要用于壓縮機(jī)的做功和使空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，即將土壤中的熱量“搬運(yùn)”至室內(nèi)。它要比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省1/2以上的能量；由于土壤的溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10℃～20℃之間，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.7，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，能效要高出40%以上。（2）環(huán)保無(wú)污染地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施，節(jié)能減排效果會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏幾率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)。第30頁(yè)/共63頁(yè)4．地源熱泵的優(yōu)越性（3）屬可再生能源利用技術(shù)地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400m深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源的一種形式。（4）低運(yùn)行費(fèi)用地源熱泵系統(tǒng)的高效節(jié)能特點(diǎn)，決定了它的運(yùn)行費(fèi)用低，比其它各種采暖和制冷設(shè)備節(jié)能30%～70%；使用壽命50年以上，折舊費(fèi)和維修費(fèi)也都大大低于傳統(tǒng)空調(diào)。（5）應(yīng)用靈活、安全可靠、用途廣泛靈活性強(qiáng)，可用于新建工程或擴(kuò)建、改建工程，可逐步分期施工，熱泵機(jī)組可靈活地安置在任何地方，節(jié)約空間。無(wú)儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及安全隱患。從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用?？蔀楦黝惤ㄖ锾峁├渑瘍捎每照{(diào)系統(tǒng)，同時(shí)提供生活熱水。第31頁(yè)/共63頁(yè)4.2.2地?zé)岣稍锖娓蓤?chǎng)連續(xù)脫水裝置示意圖第32頁(yè)/共63頁(yè)4.2.3地?zé)豳Y源的其它利用

1．溫泉（1）溫泉的形成和類型溫泉是一種溫?zé)峄驖L燙的泉水。目前科學(xué)界認(rèn)為，溫泉的最低溫度不得少于20℃，否則不能稱為溫泉。德國(guó)和英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)為高于20℃，日本則為25℃，我國(guó)一般也將25℃作為溫泉的下限溫度。溫泉的形成，一般而言可分為兩種：一種是地殼內(nèi)部的巖漿作用所形成，或?yàn)榛鹕絿姲l(fā)所伴隨產(chǎn)生，火山活動(dòng)過(guò)的死火山地形區(qū)，因地殼板塊運(yùn)動(dòng)隆起的地表，其地底下還有未冷卻的巖漿，均會(huì)不斷地釋放出大量的熱能。第33頁(yè)/共63頁(yè)溫泉的形成需具備下列三個(gè)條件：①地下必須有熱水存在；②必須有靜水壓力差導(dǎo)致熱水上涌；③巖石中必須有深長(zhǎng)裂隙供熱水通達(dá)地面。第34頁(yè)/共63頁(yè)1）按溫度分①沸泉泉水溫度等于或高于當(dāng)?shù)厮姆悬c(diǎn)，海拔高的地區(qū)，水的沸點(diǎn)低于100℃，一般地區(qū)水的沸點(diǎn)就是100℃。②熱泉泉水溫度在沸點(diǎn)以下，45℃以上。③中溫泉泉水溫度在45℃以下，年平均氣溫以上。世界上的溫泉，水溫多為熱泉和中溫泉。我國(guó)的熱泉和中溫泉占溫泉的90%以上，分布也十分廣泛。大多數(shù)溫泉療養(yǎng)院都在熱泉和中溫泉附近修建。第35頁(yè)/共63頁(yè)2）按成分分根據(jù)泉水中溶解物質(zhì)的不同，溫泉可劃分為單純?nèi)⑻妓崛?、重碳酸鹽泉、硫酸鹽泉、食鹽泉、硫磺泉、放射性泉和鐵泉等。①單純?nèi)疁囟嘣?5℃以上，水中所含礦物質(zhì)很少，每升水中含有各種礦物質(zhì)的總量低于100毫克。這種溫泉在我國(guó)分布廣泛，著名的西安華清池就是此類溫泉。②碳酸泉在1升水中含游離二氧化碳達(dá)750毫克的泉水。我國(guó)大地上碳酸泉很多。根據(jù)溫度的不同又分低溫碳酸泉和高溫碳酸泉。我國(guó)遼寧、吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅以低溫碳酸泉為主，泉溫在25℃以下，泉水清涼甘甜，很像汽水，所以又稱天然汽水泉；在云南、四川、西藏、廣東、臺(tái)灣及新疆等地，以中、高溫碳酸泉為主，泉溫在25℃以上。③重碳酸鹽泉每升水中含重碳酸鹽多達(dá)1000毫克以上。④硫酸鹽泉每升水中含硫酸鹽在1000毫克以上。這類泉多出現(xiàn)在火山地區(qū)。⑤食鹽泉即氯化鈉型溫泉，每升含氯化鈉在1000毫克以上。⑥硫磺泉水中含有硫磺成分的泉水，一般每升水中含量在1毫克以上。第36頁(yè)/共63頁(yè)3）按形態(tài)分①噴泉顧名思義，是水、氣以噴射的方式?jīng)_出地面，噴出高度由幾米到十幾米以上。我國(guó)西藏念青唐古拉山南麓、拉布藏布河右岸的南木林、畢畢龍高溫噴泉，其主泉口泉水噴出高度達(dá)10m，氣勢(shì)磅礴，非常壯觀。這里噴泉的水溫多在沸點(diǎn)以上，只有少數(shù)噴泉水溫低于沸點(diǎn)。間歇噴泉和爆炸噴泉是極為罕見(jiàn)的顯示類型。在美國(guó)黃石公園內(nèi)，約有200個(gè)間歇噴泉，其中最著名的間歇泉就是老實(shí)泉了。老實(shí)泉噴發(fā)出來(lái)的泉水溫度均高達(dá)90.4℃，噴高約在40～70m之間。②沸泥泉是由于高溫?zé)崃鲗⑼ǖ乐車膸r石蝕變成黏土，然后與水汽一起涌出地面而形成的一種高溫泥水泉。有的泉沖擊力較小，黏土被帶到泉口后，堵塞在泉口四周，而水汽流量又難以沖開(kāi)這些黏土，只是由于水汽的沖力，使黏土呈上下鼓動(dòng)狀態(tài)，好似沸騰的面糊。這些沸泥泉在我國(guó)西藏的措美縣布雄朗谷，薩迦縣的卡烏地區(qū)都有。③熱水河、熱水湖、熱水塘、熱水沼澤實(shí)際上都是由眾多密集的泉眼涌出大量泉水后匯集而成，這在我國(guó)的西藏比較多見(jiàn)。以熱水湖為例，羊八井熱水湖面積達(dá)7350m2，最深為16.1m，水溫在45～57℃，是少見(jiàn)的大型熱水湖。第37頁(yè)/共63頁(yè)（2）溫泉的利用溫泉的利用是從洗澡開(kāi)始的。醫(yī)用價(jià)值，即可以治愈某些病痛。溫泉把地?zé)醾鞯降孛娴耐瑫r(shí)，也把所含的各種礦物鹽類、少量的活性離子、一定的微量元素?cái)y帶出來(lái)了。這些物質(zhì)對(duì)人體有一定的醫(yī)療作用。溫泉用以治病的方法，包括浴療、飲療、蒸療、拔罐、沙浴療法、吸入法和腸浴療法等。第38頁(yè)/共63頁(yè)我國(guó)許多溫泉區(qū)既是療養(yǎng)地，又是旅游觀光區(qū)。一些溫泉區(qū)在歷史上就建有專供王室游樂(lè)之地。如北京小湯山建有供慈禧專用的亭池，陜西的臨潼建有華清宮，河南林如溫泉建有供武則天專用的武后池、八卦樓等。第39頁(yè)/共63頁(yè)北京小湯山地?zé)釡厝?0頁(yè)/共63頁(yè)北京小湯山地?zé)釡厝?1頁(yè)/共63頁(yè)如云南省騰沖是我國(guó)大陸唯一的一處保存完好的火山溫泉區(qū)，擁有罕見(jiàn)的火山、地?zé)峋坝^及珍貴的醫(yī)療礦泉水價(jià)值；臺(tái)灣省的大屯火山溫泉區(qū)也是溫泉療養(yǎng)和旅游觀光勝地。云南省騰沖第42頁(yè)/共63頁(yè)2．農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖（1）農(nóng)業(yè)溫室種植和灌溉（2）養(yǎng)殖第43頁(yè)/共63頁(yè)4.3地?zé)岚l(fā)電技術(shù)及應(yīng)用地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，它涉及地質(zhì)學(xué)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探技術(shù)、材料科學(xué)和發(fā)電工程等多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的基本原理是一樣的，都是將蒸汽的熱能經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?，地?zé)岚l(fā)電的過(guò)程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。

地?zé)岚l(fā)電示意圖1-地?zé)嵴羝?-地?zé)嵴羝?/p>

3-汽輪機(jī)；4-發(fā)電機(jī)

第44頁(yè)/共63頁(yè)冰島的奈斯亞威里爾地?zé)岚l(fā)電站第45頁(yè)/共63頁(yè)4.3.1地?zé)嵴羝l(fā)電

1．地?zé)岣烧羝l(fā)電（1）背壓式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)背壓式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)

1-蒸汽井；2-凈化分離器；3-干蒸汽；4-汽輪發(fā)電機(jī)組；5-排氣第46頁(yè)/共63頁(yè)1．地?zé)岣烧羝l(fā)電（2）凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)凝汽式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)1-干蒸汽；2-凈化分離器；3-汽輪發(fā)電機(jī)組；4-氣壓式凝汽器；5-一級(jí)抽氣器；6-二級(jí)抽氣器；7-中間冷卻器；8-排氣；9-最后冷卻器；10-冷卻水泵；11-冷卻水；12-循環(huán)水泵；13-蒸汽井第47頁(yè)/共63頁(yè)2．地?zé)釢裾羝l(fā)電（1）單級(jí)閃蒸地?zé)釢裾羝l(fā)電系統(tǒng)單級(jí)閃蒸地?zé)釢裾羝l(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖第48頁(yè)/共63頁(yè)2．地?zé)釢裾羝l(fā)電（2）兩級(jí)閃蒸地?zé)釢裾羝l(fā)電系統(tǒng)兩級(jí)閃蒸地?zé)釢裾羝l(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖第49頁(yè)/共63頁(yè)4.3.2地?zé)崴l(fā)電

1．閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)單級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)1-熱水井；2-地下熱水；3-除氣器；4-閃蒸器；5-排水泵；6-旁通閥；7-汽輪發(fā)電機(jī)組；8-凝汽器；9-凝結(jié)泵；10-循環(huán)水泵；11-抽氣器；12-射水泵；13-冷卻水源第50頁(yè)/共63頁(yè)兩級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)1-蒸汽井；2-蒸汽；3-熱水；4-汽水分離器；5-一次蒸汽；6-汽輪發(fā)電機(jī)組；7-二次蒸汽；8-閃蒸器；9-熱水；10-抽氣；11-混合式凝汽器；12-循環(huán)水泵第51頁(yè)/共63頁(yè)全流法地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)1-高壓氣室；2、3、4-嚙合螺旋轉(zhuǎn)子；5-排出口；6-全流膨脹器；7-汽輪發(fā)電機(jī)組；8-凝汽器；9-熱水排放第52頁(yè)/共63頁(yè)2．雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電也叫做低沸點(diǎn)工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電或中間介質(zhì)法地?zé)岚l(fā)電，又叫做熱交換法地?zé)岚l(fā)電。這是20世紀(jì)60年代以來(lái)在國(guó)際上興起的一種地?zé)岚l(fā)電新技術(shù)。這種發(fā)電方式，不是直接利用地下熱水所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，而是通過(guò)熱交換器利用地下熱水來(lái)加熱某種低沸點(diǎn)的工質(zhì)，使之變?yōu)檎羝?，然后以此蒸汽去推?dòng)汽輪機(jī)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)凝汽器冷凝成液體，使工質(zhì)再回到蒸發(fā)器重新受熱，