武汉市可再生能源资源可利用潜力(编辑修改稿)

武汉市可再生能源资源可利用潜力(编辑修改稿)内容摘要：

汉地区大部分地层颗粒较细，土石类别主要为松土 — 普通土— 硬土，土石等级为 I— II— III 级，地埋管钻井施工难度小，成本低。 武汉市陆地面积很大，一般来讲，大部分地区都可以考虑采用岩土体作为地埋 管地源热泵系统冷热源，对于 II、 III 级阶地，如水果湖地区，地下水资源相对不太丰富，地表水资源又不太适合作为热泵系统的冷热源，采用岩土体源作为地埋管地源热泵系统的冷热源将是较适宜的选择。 但是在岩溶地面塌陷潜在危险区特别是砂层埋藏较浅的地区不宜采用地埋管地源热泵系统；在淤泥层深厚区，由于钻孔深度较大，在基岩裸露区或砾卵石深厚区，由于钻孔难度大，都会增 加地埋管热泵系统的成本，设计时应综合考虑。 由于基岩的热传导性能最好，而地源热泵系统的成孔工艺有别于传统的工程勘察成孔工艺，若能研发专门用于地源热泵系统的成孔设备 ，大大降低成孔成本，从而可以大大降低地源热泵系统的初投入。 岩土体地能资源量 可利用程度分析法 对于如何评价浅层岩土体地能资源量，由于地埋管地源热泵最主要的是利用地层进行热量的储存和释放，也就是作为一个调节作用，所以首先要评价地下一定深度范围里地能的储存量，同时要评价区域的地能的可开采量。 采用合理的开采利用方案，经过非取热期地温能够恢复，包括自然的补给热量的恢复和制冷期的存热，能够达到多年热均衡的浅层地能的在取热期可开采的热量，区域评价是为宏观管理服务，要算一个平均量。 浅层地能资源的评价 宜选择采用热储法进行浅层地能资源评价。 对于不同的岩土类型， 热储法计算地能储存量 具有不同的表达式。 （ 1）无含水层岩土体 TMdcQ sss   （ 31） 式中， Qs— 岩土体地能储存量， kJ； ρ s— 岩土体密度， kg/m3； cs— 岩土体比热， kJ／ kg ℃ M— 计算面积， m2； d— 计算厚度， m； Δ T— 利用温差， ℃。 （ 2）含水层岩土体 热储法在包气带和含水层中，计算公式如下： wsR Q  （ 32）   TMdcQ sss   1 （ 33） 式中， Qs— 岩土体地能储存量， kJ； ρ s— 岩土体密度， kg/m3； cs— 岩土体比热， kJ／ kg ℃； φ — 岩土体的孔隙率（或裂隙率） ； M— 计算面积， m2； d— 计算厚度， m； Δ T— 利用温差， ℃。 TMdcQ   （ 34） 式中， Qw— 岩 土体地能储存量， kJ； ρ w— 水体密度， kg/m3； cw— 水体比热， kJ／ kg ℃； d— 水体 厚度，包括需要计算含水层和相对隔水层 ， m。 岩土体地能利用潜力分析 武汉 市土地面积 ，其中水域面积为 ，水域占土地总面积的 1/4。 地形上是北高南低，属残丘性河湖冲积平原，北部为山地丘陵，其余均属沃野千里的江汉平原，地势平坦。 其中， 平坦平原 、 垄岗平原 、丘陵 、 低山 所占比例分别为 ％ 、 ％ 、 ％ 、 ％。 根据热储法计算可得： 可利用面积按 （ － ） （ 1－ ％ －％） =（去除低山、丘陵），地下 200m以内深度，由于地下岩石量较多，比热取 1400J/kg ℃ ， 武汉市 地下常年平均温度为 ℃ ，可利用温差 2℃ ；浅层地能容量为 10 15kJ ，其热量可折合 18973万吨标准煤， 相当于 武汉市每年 每平方公里有。 依据武汉市水文地质条件，地埋管埋设所需地表面积约为建筑空调面积的 1/3~1/5，可利用潜力较大。 地埋管地源热泵开发利用原则 地埋管地 源热泵技术总体来说适用性较强，但不同地域不同地质条件下的应用具备不同的特点，有其自身的技术原则。 为避免地埋管地源热泵运行过程中地埋管换热器出力不足，应执行“因地制宜，合理配置，兼顾平衡，积极发展”的开发利用原则，消除地埋管地源热泵技术应用所产生的热失衡问题。 4 污水资源量 水文地质勘察 污水源热泵 系统勘察应包括下列内容： ① 原生污水、污水处理厂水量，年水量变化； ② 水温、水质； ③ 周围建筑规划。 污水资源量 截至 2020 年，武汉市主城区已建成并投入运行的有 13 个集中污水处理厂，总设计 处理污水能力达到 万吨 /日，另设置 17 处小型生活污水处理设施，设计处理能力 万吨 /日。 武汉市共有 180 家工业企业建有废水处理设施，总处理能力达到 万吨 /日。 其中，日处理能力 1000 吨 /日以上的有 53 家，处理能力共 万吨 /日，占 %，日处理能力 2020 吨 /日以上的有 25 家，处理能力共 万吨 /日，占 %，武汉钢铁集团公司废水处理能力达到 万吨 /日，占全市工业废水处理能力的 %。 远城区污水处理厂设计污水处理量能力 万吨 /日。 主城区远期 2020 年规划污水处理处理能力为 285 吨 /日。 污水热能可利用程度 可利用程度分析方法 污水中赋存的大量热能，根据能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式进行计算。 TcGQ p  （ 41） 式中， Q— 污水中赋存的热（冷）量， kJ/a； G— 污水流量， kg/a； △ T— 污水进出口温差，℃。  1 ccc C O PC O P （ 42） 式中， Qc— 污水中赋存的可利用冷量， kJ/a； COPc— 制冷系数。  1 hhh C O PC O P （ 43） 式中， Qh— 污水中赋存的可利用热量， kJ/a； COPh— 制热系数。 污水热能利用潜力分析 武汉市主城区设计污水处理能力 万吨 /日，按照温度升高或降低 5℃计算，若全部应用污水源热泵可提供冷热量 187MJ，这部分冷热量可供 3650 万平方米 建筑供热制冷，可节省供暖用煤 万吨左右，同时每年可减少 CO2排放量 万吨。 如果加 上小型污水处理量，则可提供冷热量 ，这部分冷热量可供 3720 万 平方米 建筑供热制冷，可节省供暖用煤 万吨左右，同时每年可减少 CO2排放量 万吨。 工业废。