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能源規(guī)劃

上海規(guī)劃新城淺層地?zé)崮軡摿εc經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益分析

  淺層地?zé)崮?/a>屬低溫地?zé)豳Y源，主要通過地源熱泵技術(shù)用于建筑物的制?冷和供暖，隨著我國建筑節(jié)能和可再生能源建筑應(yīng)用需求日益增強(qiáng)，其開發(fā)利用越來越受到重視。
 
  淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì)、促進(jìn)國家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
 
  淺層地?zé)崮苷{(diào)查評(píng)價(jià)是其可持續(xù)開發(fā)利用的基礎(chǔ)，2010年以來我國相繼開展了各省會(huì)城市淺層地?zé)崮?/a>區(qū)域調(diào)查評(píng)價(jià)工作，取得較多成果，有力推進(jìn)了淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用工作。淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用受資源賦存條件、換熱器的設(shè)置條件、建筑物制冷供暖的需求特征等綜合影響，而區(qū)域調(diào)查評(píng)價(jià)側(cè)重于資源賦存條件，針對(duì)特定地區(qū)的換熱器設(shè)置、建筑物制冷供暖的需求特征略顯不足。本文以上海市規(guī)劃新城淺層地?zé)?/a>能專項(xiàng)調(diào)查為例，根據(jù)規(guī)劃區(qū)建筑物的性質(zhì)和規(guī)劃指標(biāo)、淺層地?zé)崮苜Y源賦存地質(zhì)條件，對(duì)規(guī)劃區(qū)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用條件進(jìn)行分析研究，同時(shí)評(píng)價(jià)了規(guī)劃區(qū)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用能資源開發(fā)利用潛力、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，希望為上海地區(qū)規(guī)劃新城淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用提供有益借鑒。
 
 
  通過野外鉆探、地溫測試、熱響應(yīng)試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等技術(shù)手段，查明了新江灣城地區(qū)淺層地?zé)?/a>能地質(zhì)條件、地溫場及巖土體熱物參數(shù)分布特征。
 
  150m以淺地層主要由黏性土、粉性土及砂性土組成，地質(zhì)時(shí)代分屬全新世、晚更新世、中更新世、早更新世。
 
  全新世土層（Qh）共分為五層，土層序號(hào)為①~⑤層，一般厚度為22~30m，在古河道切割區(qū)厚達(dá)45m左右；晚更新世土層（Qp3）共分為四層，土層序號(hào)為⑥~⑨層，厚度一般為45~78m；中更新世（Qp2）分為兩層，土層序號(hào)為⑩~⑾層，僅部分鉆孔鉆穿。
 
  恒溫帶層底埋深10~23m，溫度為17.40~19.56℃；增溫帶增溫率為1.93~3.32℃/100m。0~100m深度內(nèi)原始地溫平均溫度為18.58~19.67℃，0~150m平均溫度為19.46~20.13℃[7,8]。
 
  100m深度范圍巖土體綜合導(dǎo)熱系數(shù)為1.88~1.95W/(m?K)，體積比熱容為3.67×106~3.89×106J/m3?℃，熱擴(kuò)散系數(shù)為0.510~0.557mm2/s；150m深度范圍巖土體綜合導(dǎo)熱系數(shù)為1.89~1.95W/(m?K)，體積比熱容為3.60×106~3.64×106J/m3?℃熱擴(kuò)散系數(shù)為0.52~0.54mm2/s。
 
  2 淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用條件分析
 
  根據(jù)淺層地?zé)崮?/a>地質(zhì)條件，結(jié)合新江灣城建筑物規(guī)劃的相關(guān)指標(biāo)，分析建筑物對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源的需求特性，以規(guī)劃建筑資源利用占用率、向地下巖土體累計(jì)排吸熱量不平衡率、地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用層次分析法對(duì)新江灣城淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
 
  2.1 建筑物對(duì)淺層地?zé)崮?/a>的需求特性
  根據(jù)新江灣城詳細(xì)控制規(guī)劃，建筑主要以居住建筑、公共建筑為主；居住建筑以多層、高層住宅為主，公共建筑則以辦公、商業(yè)、學(xué)校等為主。
 
  淺層地熱能的需求特性采用不同類型建筑物向地下巖土體全年累計(jì)的排、吸熱量的特性進(jìn)行表征。根據(jù)上海地區(qū)不同類型建筑物的冷熱負(fù)荷指標(biāo)和空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的特征，采用溫頻法估算不同建筑物全年累計(jì)冷熱負(fù)荷；再根據(jù)上海地區(qū)地埋管地源熱泵系統(tǒng)夏季制冷、冬季供暖的性能系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值，估算不同建筑物向地下巖土體累計(jì)的排吸熱量和兩者的平衡率。
 
  除學(xué)校類建筑向地下巖土體全年累計(jì)排熱量小于吸熱量外，其它類建筑向巖土體全年累計(jì)排熱量均大于吸熱量；各類建筑向地下巖土體全年累計(jì)排熱量、吸熱量均達(dá)不到平衡，學(xué)校、高層住宅類建筑不平衡率相對(duì)較小，商業(yè)類建筑不平衡率相對(duì)較大。當(dāng)全年累計(jì)排熱量、吸熱量不平衡時(shí)，針對(duì)上海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，通常以冬季熱負(fù)荷為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，夏季不足部分由冷卻塔或地表水地源熱泵等其它方式承擔(dān)。
 
  2.2 規(guī)劃建筑物開發(fā)利用淺層地熱能適用性分析采用層次分析法建立兩兩比較矩陣，計(jì)算淺層地?zé)崮苜Y源利用占用率、向地下巖土體累計(jì)排吸熱量不平衡率、地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，并對(duì)不同類型建筑物指標(biāo)以1~5個(gè)標(biāo)度進(jìn)行賦值，計(jì)算各類建筑物綜合判別指標(biāo)，對(duì)建筑物利用淺層地?zé)?/a>能適用性等級(jí)做出判斷.
  多層住宅、學(xué)校類建筑利用淺層地?zé)崮?/a>適用性等級(jí)為一級(jí)，利用效益最好。可通過規(guī)劃明確、財(cái)政補(bǔ)貼等措施，優(yōu)先開發(fā)利用；高層住宅、機(jī)關(guān)辦公、教育科研類建筑利用淺層地?zé)崮?/a>適用性為二級(jí)，淺層地?zé)崮苜Y源能滿足建筑物大部分冷熱源的需求，效益相對(duì)較好，但需采用其它輔助冷熱源進(jìn)行補(bǔ)充，系統(tǒng)相對(duì)較復(fù)雜?？蓮囊?guī)劃建議、財(cái)政補(bǔ)貼等措施，推薦開發(fā)利用。
 
  商務(wù)辦公、商業(yè)建筑類分布地區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)利用適用性為三級(jí)，淺層地?zé)崮苜Y源能僅能滿足建筑物小部分冷熱源的需求，不滿足條件的建筑不宜開采利用。
 
  3 淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用潛力分析
 
  根據(jù)淺層地?zé)?/a>能地質(zhì)條件，計(jì)算淺層巖土熱容量和適宜溫差條件下的資源靜態(tài)儲(chǔ)量；選用地下換熱器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，計(jì)算單孔換熱功率；根據(jù)規(guī)劃建筑物規(guī)劃控制指標(biāo)、建筑冷熱負(fù)荷特點(diǎn)，計(jì)算淺層地?zé)?/a>能可供建筑供暖、制冷建筑面積，以此評(píng)估淺層地?zé)崮苜Y源開采潛力。