地大熱能熱泵系統(tǒng)：西安區(qū)域處于渭河盆地東部, 具有較好的地?zé)岬刭|(zhì)條件, 新生界埋藏厚度約為7000m。受區(qū)域構(gòu)造影響, 西安區(qū)域地?zé)崃黧w是以熱輻射傳導(dǎo)為主的單相流體, 屬于中低溫地?zé)?/a>區(qū), 地面出口溫度在40~65℃左右。西安地區(qū)平均大地地熱流值 (7.88×10-2w/m2) 高于全球的平均大地熱流值 (6.11×10-2w/m2) 。通過對西安市各地?zé)?/a>觀察井?dāng)?shù)據(jù)分析得出, 在地下1000m處地層溫度一般為52℃左右, 在地下2000m處地層溫度一般為83℃左右;區(qū)域地溫梯度隨著深度增加而增加, 在2000m以內(nèi)地溫度梯度是2.8~3.5℃/100m, 在2000m以外時, 地溫梯度可達3.5~8.6℃/100m。據(jù)推測, 在西安其周圍1300km2范圍內(nèi), 埋深在1000~3000m間的可采熱水達9.23×108m3, 可采熱量1.737×1019J (等同于5.928×108t標(biāo)準(zhǔn)煤) 。

西安區(qū)域的地?zé)峋?/a>目前主要分布于西安城郊區(qū)、咸陽, 少量散步在西安市區(qū)、臨潼區(qū)。目前西安市區(qū)年熱水開采量已超過300×104m3。地?zé)峋?/a>的開采層位深度多在1200~4000m之間, 開發(fā)層位在800~1500m (第二熱儲層) 、1250~2500m (第三熱儲層) 和1900~2850m (第四熱儲層) 等三個層位的熱水, 其中開采量最大的在水量豐富、水溫較高的第三熱儲層中的熱水。西安城區(qū)開采最深的地?zé)?/a>井在3000~4000m。熱水井的水溫多在52~113℃。

在西安大興新區(qū)三民村，通過污水處理廠的排放水（再生水），為該地區(qū)200萬平方米建筑物供熱，西安大興新區(qū)三民村再生水源熱泵集中供熱（冷）項目于2016年全面建成，截止2020-2021年度供熱季，實際供熱面積160萬平方米。再生水源熱泵集中供熱（冷）項目實現(xiàn)了熱源穩(wěn)定，供熱效果良好，居民使用滿意度高。

項目方案

（一）污水源引退水工藝流程

污水源引退水方案為：取水口→引流水井→蓄水穩(wěn)流池→過濾器→水源側(cè)直流泵→污水換熱器→出流水井→退水口。

工程實施中存在254米的過路頂管施工，頂管機采用適用于各種軟土地質(zhì)的泥水平衡式頂管機頂進施工。

根據(jù)污水流量波動值確定蓄水穩(wěn)流池的容積；根據(jù)再生水水質(zhì)特點對引退水管路進行水力計算，確定管道的口徑尺寸。

對于該工程，污水源熱泵系統(tǒng)采用間接連接方式，污水在污水換熱器處換完熱量后直接排走，熱泵主機采用普通的熱泵機組。現(xiàn)接入末端均為地板輻射供暖末端，選擇熱源的供回水溫度為45/40℃。另外，根據(jù)項目建筑空間分布、冷熱負荷特點、熱泵主機市場上最大容量等條件，最終確定采用一級分散式系統(tǒng)形式，即集中建設(shè)一套提升泵站及蓄水穩(wěn)流池，在各個用熱小區(qū)分別建設(shè)多個熱泵機房，污水側(cè)輸配水管網(wǎng)為一套系統(tǒng)，熱泵機房內(nèi)其它設(shè)備各自承擔(dān)各片區(qū)內(nèi)的負荷。

效益分析

（一）經(jīng)濟效益

（1）項目投資：項目投資費用總和為1.90億元，總的投資費用指標(biāo)為95.10元/㎡。

（2）投資增量回收：采用污水源熱泵系統(tǒng)供暖，較傳統(tǒng)方式的投資增量的靜態(tài)回收年限為4.59年。

（3）財務(wù)評價：項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率（稅后）為8.64％，財務(wù)凈現(xiàn)值（ic＝8％）800.02萬元，總投資收益率為9.76％。

（二）環(huán)保效益

本項目采用的是國家極力倡導(dǎo)的節(jié)能減排新技術(shù)，項目達產(chǎn)后，相比較傳統(tǒng)的采暖系統(tǒng)可以年節(jié)約標(biāo)煤8300余噸，減少二氧化碳排放20700余噸，二氧化硫排放120余噸，氮氧化合物120余噸，煙塵約80噸。

該項目的實施，對西安市的“治污減霾、保衛(wèi)藍天”意義重大，可助力中國“碳達峰、碳中和”目標(biāo)實現(xiàn)。

（三）社會效益

本項目是目前全球在運營的單體規(guī)模最大的再生水（污水）源熱泵集中供暖項目，具有極大的示范意義。

地大熱能熱泵系統(tǒng)工程師認為：實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)，對可再生能源充分利用是一個重點，包括一些新能源的利用，以及污水源、河水源的利用，這樣才有可能在局部地區(qū)實現(xiàn)低碳甚至是零碳引領(lǐng)。再生水集中供能等低碳技術(shù)的發(fā)展具有積極的示范意義。