第39卷，总第226期2021年3月，第2期
《节能技术》
ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY
Vol.36,Sum.No.226
Man2021,No.2
浅层地热能供暖在农村的应用前景分析
孟甲2赵跃伦2，史启朋5，，袁成军2宋帅良、，刘肖5，乔月、
(1.山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地勘局第二地质大队)，山东济宁277172济宁市土地资产事务中心，山东济宁277202山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心，山东济宁277172)
摘要：为实现浅层地温能调查评价成果在乡村的转化应用，笔者所在团队于山东省鱼城镇的前蒋村开展了相关工作及研究，期间进行了勘查、设计、施工、运行监测等工作；建设项目供暖面积921.68m4，为单层建筑，经2022年5-3月份实际运行，计算得到供暖运行成本为21.50元/m4，同时取得了良好的节能
减排效果；经分析认为，农村地源热泵供暖在技术和经济上具有可行性，且运行成本尚存在一定下降空间，前蒋村的地源热泵应用案例为我国广大农村在采暖模式转变和节能减排等方面提供了一种较为可行的思路。
关键词：清洁能源；浅层地热能；节能减排；农村取暖
中图分类号:TK218文献标识码：A文章编号：1002-6339(2025)02-0169-04
Analysit on the Applichhon Prospech oO Shallow Geothermal
Eneroy Herting in Ruroi Areot
MENG Jia5,WANG Yue-lun4,5HI Qi-peng52,YUAN Cheng-jun5,5ONG SSuai-hang5,LO Xiao5,QIOO Yue5
(5.Shangong Lunan Geolopicat EngineeOng ExplcxhOx Inshtuie(the secong Geolopicat BOyade of
SSannoxg Geolopicat Explorahox Bureau),Jining277102,ChWa；2.JinWg Land Assets Affairs Center, Jining277202,China；；.SSannoxg Geotheonat Clean Energy Explorahox ang Developmeni
EngineeOng Research Center,Jining277172,China)
AbsUocC:In order to realize the transfoonahox ang applicatiox of the resulis of shallow yeotheonat enogy investigahox and eveluatiox in root areas；the author team cafief oxi relatef word ang research in Qianjiang villaye,Yucheng town,Sangoxg province,duOng which exploratiox,design,constoictiox, operatiox moxitoOng ang other word were cafief out.The heating area of the coxstoictiox project is921.
68m4,which W a single一story building.00X0/the actual operatiox from Jangary to March2222,k is calcalatef thal the heahng operatiox cost is2050yuan/m4,ang a yoof eOect of enogy saving ang emission refuctiox has been achWvef.Thouoh analysis,k is concluUef that viral yroung source heat pump heating is technically ang ecoxomicalty feasible ,ang there is shit some room for decline in operahng cost.The applicahox case of yroung source heat pump in Qianjiang villaye provides a feasible idea for the Oansfoxnatiou of heating moPe,enoyy saving ang emissiou refuctiox in the vest rural areas of our country.
Key worot:31ean enogy;shallow yeotheonat enogy;enogy saving ang emission refuctiox;rural area;
heating
收稿日期2626-65-25修订稿日期2626-02-11
基金项目：山东省自然资源厅，鱼台县乡村振兴浅层地温能调查评价及成果转化，鲁自然资函〔2619〕960号伊犁疫情最新情况
作者简介：孟甲(1996男，本科，工程师，主要从事水工环地质工作。
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0引言
国发展，能源的总量将会来越大，引发的环境问题会更加，这必将相应国实行、能源、环境发展带来极大的难⑴。
热能是一）'存在于部（—般认为0〜200m，温度低于25C）的可再生清洁能源，近年来，其筑制冷管及供面得泛应，我国热能开发二十余年历史，使
悄无声息的反义词源热的主城市高筑，取得了较显著的环境效效益；其目前主
2源热泵、地下水地源热泵，其中竖直源热及公筑中应用较泛。
近年来，运行费低廉、效的浅层热能，作为辅助制冷供暖能源，越来越普遍的被诸国家于宜的城镇、及的中；
城市低筑区、城乡交的独立住宅、低层连栋别、乡间及城型商区或「等空间，其技术与的发展熟；乙下，我国积错2间商用推广上仍[]；本文结合实例阐述热能在农的一种具行性的，对其的推具有借义。
1工程概况及区域自然背景条件
热能开发工程依托前蒋村“乡村
CBD”建设项目开展，该项目位于山东省鱼南部，用地面积4835m2，建筑面积1026.55m2，为单
筑物，鱼台县位于我国中部黄泛平原东部，东经17。23‘〜116。49‘，北纬34。53‘〜35。7‘，属暖温带季风型半湿润大陆候，年温4.7C, 7月平均气温27.4C，月平均气温-03C2]（图1）；厚度一于5m[]，最大冻土深度0.23m，地下水、地表水资源均较为丰富，松散沉积物厚度大于200m，粉质粘土、粘土、粉 '主，该岩土类型含水高，据以往研究结果，在其变的下粉质粘土热含水量的增大而增大⑸，对竖直埋管地源热泵的应用较为。
2浅层地热能勘查
2.1地层结构
依规范2一7]要求，在热泵工程建设之前，首先在・190・拟定建设场地内施工一眼70m勘查试验钻孔，
对行 ，钻工后,4钻孔温度行了测量，可以看出，钻温深度20m以下随深加而增加，求得增温温变化梯度约
15
5
为3.09C/70m（图6）o
35
25150
100
50
200
123456789101112°
月份
u月均降水量••月均最高气温-月均最低气温
图1鱼台县月平均气温和降水
图2勘查孔地层结构及垂向地温曲线示意
2.2热响应试验
热试验来的时间足够长时，根据线热源理论Z9推导，可得：
热扩散率是热导率与岩土体积比热容的比值[4]
a二入/c（2）式中入一-一换热孔围岩的热导率/W・m-；
Q---地埋管换热量//W；
k——恒功率排热现场热试验的地埋管、出水水温半对数曲线的拟合直线；
H—换热/m；
a------岩土/m2・s-；
c——岩土体积比热容/MJ・（m3・C厂1。
开展无负荷、6kW恒功率排热、7C
恒温度排
冷的热试验（图3），结采集延米换热量、、温以及热导率、热扩散率、体积的原状岩土样进行实验室热物性测试分析数据及上比热容等岩土热物性参数（表1）o
述公式，可计算求取冬季、夏季工况下单孔换热量、
梦见凤凰表、场地热物性参数
平均拟排热功单换热量米换热量热热比热容c 地温模式排冷温度/kW/W-(m-o C)-/W-(m-C)-m2-s-110-2/MJ・(m3・°C)-
13.33季工况6kW
7°C
3.2443.70
02230.33 1.253
季工况 4.3733.11
负荷状态下，该系统每年供暖期用电量约为
32220kW・h/a。
5勘察成果转化
3.1工程概况
前蒋村位于鱼台县鱼城镇东北部，党活动中心建设项目用地面积4335m4，建筑面积1426.95m4，供暖面积941.63，为单筑物。主要建公室、党工作展示室、、动室、、务公开室生服务大厅、多功能活动厅、餐饮中心、物中心、健康中心、卫生中化健身活动广、纟生，满足健康生。
3.2工程设计及建设
该建设项目实际供暖面积94063m4，考虑到项目为单筑，建筑物，故夏季采暖负取94.2W^m2，供取75.3W/m4,4期勘试验结果2算出工程竖直
1864.63〜2425.39m，设计换热孔孔深120叫2眼，下入®32mm双U型PE管，埋管总长度2164m，满足预计最大，室部分采-式暗装风机盘管（图4〜图6、表2）o
3.3工程运行
般组词100个
步运行与调试，该热能成果转化工程的全套试运行正常后,242年底交前蒋使用；次年、〜3月热投入使用，进行供暖；据监测显示，该、月份处于运行态，算，态下该供量约为3455kW・/月，供暖期按120d计，满
图4热泵系统平面图收红包感谢语幽默
图5室外连接水平埋管示意图
-------—
接甬戸厕----；"画接地源狈j
1扁-L
酎
C5ZD--!
图7热泵系统机房平面示意图
表4酉己表
编号名参数数量5地源热泵机组
Q3=62kW
QR=71kW
5 2地源循环泵
Q=11.2m3/h
刃=23m2 3用户循环泵
Q=14m3/h
刃=26m2
4电子水处理DN1002
5膨胀罐Q=60L2
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•
3.2效益分析
采用费用年值法21]，以系统寿命35年计，计算得前蒋村地源热泵系统折合出投资费用为38.34元/m2/a，年维修费用为3.50元/m2/a，地源热泵可视为无人操作，无人工费；因建筑功能原因，前蒋
村“乡村CBD”主要用电时间集中在白天，当地采用峰谷电价，据其0〜4月份实缴电费及用电量统计数据，其用电电价平均约为2.03元/kW•h，该系统0月份满负荷运行时，电费为5266.66元，合单位面积取暖用电(燃料)费用20.50元/m2/a，故该系统取暖费用年值约为63.36元/m2/a；据“中国电力知库”统计的电价数据计算，我国目前进行冬季供暖省份[7]的平均电价约为2.49元/kW•h，因而竖直埋管型地源热泵系统在农村的推广使用过程中运行费用仍有下降空间。
依相关规范29-7]，与传统燃煤取暖相比，前蒋村“乡村CBD”采用的地埋管地源热泵系统每供暖季可减少当地供暖燃煤量约32.33W减少二氧化硫排放555kg，氮氧化物排放197kg，二氧化碳排量78320kg，粉尘排放262kg，灰渣3292kg，年节约环境治理费用9260元，将为当地带来明显的生态环境效益，以及一定的经济社会效益。
0结论
(1)运行，蒋源热运行
良好，说明在农村单层分散式公用建筑中使用地源热泵系统供暖在技术上是可行的。
(2)前蒋村地源热泵系统供暖面积940.28m2满负荷运行期间建筑耗平均耗电量34.22kW•dm2，费用合20.76元/m2，长期来看经济上可行。
(3)前蒋村“乡村CBD”为农村公共建筑，人流量较大，同时采暖房屋为平房，且较为分散，存在诸多因素增加供暖耗能，在该类系统应用于农村居民住宅等增加能耗因素相对较少的建筑时，供暖节能效果将更为显著。
参考文献
[4蔡玉峰，王竹，贺勇.德国小城镇浅层地热运用的解析与启发[/•华中建筑,2017,35(4):63-66.
[2]张强.我国近年来节能形势现状与分析[J].节能技术,2019,30(6)：571-573.
2]杜春祥，李涛，王作喜，等.鱼台耕地[M].济南：山东大学出版社,2006(3)：3-4.
诗句大全[4]吴延明等.山东省1：5万区域水文地质调查报告(鱼城幅、欢口幅)[R]山东：山东省鲁南地质工程勘察院, 204：36.
2]栾英波，郑桂森，卫万顺.北京平原区粉质粘土热导率影响因素实验研究[/•中国地质,204,44(3)：981-984
[6]浅层地热能勘查评价规范.DZ/T0225-2009[S].北京：中国标准出版社,2009：5-7.
[7]地源热泵系统工程技术规范GB50306-2009[S].北京：中国建筑工业出版社,2009.
[8]刘春雷，王贵玲，王婉丽，等■基于现场热响应测试方法的地下岩土热物性分析[/]■吉林大学学报(地球科学版),2014,44(5):1602-1908.
[9]Ingersoll L R,Plass H/Teop of the Geund Pipe Heat Source Fur the Heat Pump2]•Heating；Piping&AO Cohditioh-ing2948,20(7)57-72.
[7]雷晓东，胡圣标，李娟，等.北京地区基岩地层热物性参数特征[/•地球物理学进展,2018,33(5)：414-423.
[11]春，东，2中采住筑
同采暖方式的经济性比较[/•节能技术,2008(4):340-347.
[12]江蕎■南北供暖线划分始末[J].兰台内外,204 (2)：27.
[13]综合能耗计算通则.CB/T2539-2008[S].北京：中国标准出版社,2008：4.
[7]地热资源地质勘察规范.GB/T1164-207[S].北京：中国标准出版社,207：42.
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