《地温空调项目技术经济及环保效益综合评价》

地温空调作为一种针对地热能开发利用的高效、节能、无污染、可冷热调节的新型能源利用技术,其推广应用对经济社会有巨大的效益。但如果不考虑水文地质条件、设备选型、成井工艺、取退水方式等因素就盲目采用地温空调,可能会适得其反,不仅不利于地温空调的应用和推广,反而会增大所开发项目的技术、经济和市场风险。因此,对地温空调的应用进行技术经济及环保效益评价尤为必要。基于此,该项目通过对安阳市现有地温空调项目进行调研,结合国内外研究进展,研究提出了一套地温空调性能与效益综合评价体系,并对安阳市的地温空调项目进行了评价,并出提高地温空调综合效益的改进措施和管理建议,为更好地保护和利用地下水热资源提供技术支撑。通过研究,主要取得以下几方面的成果:

(1)在对安阳市地温空调系统开发利用情况及主要成井工艺方面调研和数据分析的基础上,总结了地温空调建设中的关键技术及影响抽回灌效率的主要因素。运用统计学的相关分析方法,分别对地温空调井的井深、井径、滤水管孔隙率、抽回灌井数、渗透系数等参数进行分析,识别相关性好的成井工艺参数,并建立了参数与回灌效率之间的相关关系式。

(2)从安阳市现有地温空调项目的技术性能、经济效益和环保效益等方面选择指标,提出了一套适合安阳市实际的技术经济及环保效益评价指标体系,包括技术性能指标:单井作用面积、能效比和单井抽回灌效率;经济效益指标:动态费用年值和投资回收期;环保效益指标:二氧化碳减排量、二氧化硫减排量、粉尘减排量、地下水位变幅、地下水质变化和节能量等11个指标。在指标体系构建的基础上,综合国内外地温空调项目建设运行情况,并结合安阳市实际,提出了针对每个指标的评价等级标准。

(3)提出基于“指标分级—分类比较—综合评定”分层递进的地温空调综合性能模糊综合权重方法对地温空调项目进行评价。首先对每个项目的单指标进行评价,计算评价结果,划归等级;然后对每个项目的技术性能、经济效益和环保效益分别进行综合评价,用层次分析法计算权重,用模糊综合评价法计算每个项目技术性能、经济效益和环保效益的评价等级;最后对地温空调项目的技术经济和环保效益进行总的综合评价,得到最终的综合评价结果。

(4)构建了地温空调井群影响区地下水—热耦合模型,模拟了典型地温空调运行对地下水环境水位-水质-水温三要素的影响机理,对比分析了项目运行对年际、年内地下水水位、水温、水质变化趋势的影响,评估不同取水规模下地温空调项目对地下水环境的干扰作用大小,明确地温空调井群在不同抽回灌方式下的影响阈值范围。

在本次研究中地温空调项目技术经济及环保效益评价分别在在安阳锻压机械工业有限公司、安阳市天之瑶商务有限公司、安阳市中原汽车修理有限责任公司等单位得到了推广应用,并取得显著的社会经济效益。同时,研究团队还在国内外学术期刊上发表与地温空调取退水以及地下水管理有关的学术论文8篇(其中SCI论文2篇、中文核心论文6篇),指导完成硕士毕业论文1篇,申请软件注册权1项。

成果说明

自2014年以来,课题组先后与安阳市水利局等多家单位合作,将在《地温空调项目技术经济及环保效益综合评价》项目的研究成果应用于安阳市地温空调推广应用工作中,为地温空调的合理开发提供了技术支撑。 该研究成果中提出的地温空调评价方法技术体系用于地温空调项目的综合效益评价,以便选择经济适用的地温空调系统。该研究成果中构建的地温空调成井工艺参数与回灌效率的定量关系用于选择成井工艺参数,提高地温空调井的成井工艺,提高回灌效率,减小对地下水环境的影响。该研究成果中构建的地温空调井群抽回灌地下水—热耦合模型用于模拟地温

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