霸州温泉旅游度假区可再生能源问题
一、气候条件与自然资源:
1、霸州市气候比较温和,四季分明,光照充足,属暖温带大陆性气候。多年平均降水
量507毫米,最大降雨量为921毫米,最小降水量为280毫米;平均气温12.2℃。主导风向为东北―西南风,多年平均风速3.0米/秒。年日照时数2500小时,基本不受台风、
飓风、洪水等灾害影响。
典型天气条件见下表:
2、太阳能资源:
年日照时数2500小时,年太阳辐射总量为5042.09MJ/㎡,太阳总负荷月分布如下表:
3、风能:
霸州市位于冀中平原北部,属于永定河冲积平原,地势平坦,年平均风速3.0米/秒,较低,风力发电基本不具备实用性。
4、地热条件:
根据《河北省地下热水开采利用水文地质远景区划报告》,本区属中低温地下热水区,成因为传导型,是华北地区中低温地热资源最丰富的地区之一,热水田面积达500平方公里,热水储量达220亿立方米。
地热热储层主要为第三系明化镇组和管陶组,其底界埋深分别在1200-1700米和2500-2900米。热储层分两种,一是第三系砂岩、沙砾岩孔隙型热储层,主要分布在凹陷区,水温38度-75度,水质较好,矿化度一般小于2g/L;二是中上元古界与寒武、奥陶系碳酸岩岩溶裂隙型热储层,主要分布在凸起区,段阶潜山构造带也有分布,水温60度-90度,矿化度一般小于1-3g/L。
另外,霸州境内蕴藏有丰富的石油、天然气和地热等资源,可利用开发前景十分广阔。石油年开采量12万吨,天然气年开采量1.5亿立方米,主要分布在南孟油区、岔河集油区、王庄子油气区(苏桥油区)、信安杨各庄油气区。热水田面积达500平方公里,热水储量达220亿立方米。
水温及出水量
地层测温资料显示,城区1000米、2000米、3000米深度地层温度分别达到41℃ 、67℃和80℃,开采明化镇组热储的地热井水温度可达40℃—60℃,管陶组储层地热井的井口水温在70℃—76 ℃,单井日出水量均在1500方以上。
现已钻凿成功的城区4口地热井就充分的证实了本区丰富的低热资源,4口井的井口水温51℃—76 ℃。另外,根据与研究程度较高的相邻区域类比估算,城区50平方公里范围内,地下热水的可开采量达5亿立方米,在井水温度为30 ℃时可利用热资源量达120.0×1016J,相当于1701万吨标准煤。
5、地表水系:
温泉旅游度假区内还有龙江湖调蓄水库,龙江渠、凤渠等地表水系,都是热泵系统的良好冷热源。
二、温泉旅游度假区的建筑功能及建筑规模:
温泉度假区内规划建筑面积为1077.24万㎡,建筑功能为度假宾馆、商务办公、会展中心、商务中心以及回迁居住区。
三、能源利用方案: 能源利用的原则:
最大限度的利用太阳能、地热能等可再生能源,尽量减少石油、煤炭、天然气等化石能源的应用,最大限度的减少污染物及温室气体的排放,营造“生态、温泉、养生”的休闲度假环境。
1、太阳能的应用:太阳能可以为建筑提供生活热水、电力、以及为建筑物供暖。温泉旅游度假区域内每年可以利用的太阳能为:
5042.09×21×106=1.06×1011MJ的太阳能,相当于3618724.88吨标准煤。按月分布见下表:
区域内太阳能总量(MJ) 折合标准煤量(吨) 光伏发电量(KWH)
5.3E+09 181866 2.2E+08
1.14E+10 389354.1 4.75E+08
1.25E+10 426674.6 5.2E+08
1.19E+10 407009.6 4.96E+08
1.12E+10 381387.6 4.65E+08
7.069.7EE+09 +09 2413332763.6 27 2.944.1EE+08 +08 1.088.4E7.5E5.5E4.6EE+10 +09 +09 +09 +09 [***********]5912.4 56 94 30 57 4.493.5E3.1E2.3E1.9EE+08 +08 +08 +08 +08
太阳能的利用方式:
(1)光伏照明:所有路灯及景观照明均可采用太阳能电池等,21平方公里的范围内道路及景观照明用电负荷约为:10000KW,全年用电量(夜间8小时)为2.92×107KWH,太阳能资源足以满足。
(2)被动式太阳房:旅游度假宾馆很多是别墅型宾馆,可以利用被动太阳房技术设计别墅型宾馆,结合建筑维护结构节能保温,太阳能基本可以满足冬季采暖的需要。
(3)太阳能热水系统:除洗浴用水外,其他生活用热水尽量使用太阳能和热泵技术提供,以节约地下地热水,延长地热井的使用年限。
2、温泉地热水的利用:
虽然地热资源属于可再生能源,但地热能依靠地下热水作为载体开采,它们深埋于地下,通过深循环加热,其形成时间非常漫长,得到的补充远远赶不上开采强度,所以会出现热储压力降低、地热水位下降。地热水的大量集中开采会因其埋藏深度大、补充缓慢而造成超量
开采,长期连续超采必然会导致地热水位大幅度下降,不但会造成作为热能载体的热水资源枯竭,而且会引发地面沉降等一系列地质环境问题。地热回灌是地热开采的逆过程,通过尾水回灌使地热水形成良性循环,在循环过程中不断地将深部热能带到地表,从而使地热能得以持续利用。
温泉地热水可以提供保健洗浴,也可以用来为建筑供热,为建筑供热要求地热尾水回灌,以保证地下水地压和地下水水位,延长开采年限,利用地热水为建筑供暖,可以采用对井地源热泵系统,其原理如(图一),利用对井地源热泵系统为建筑无供热,可以最大限度的利用地热水的热量,是地热水的回灌温度低于10℃,节约地热水。
根据上述资料,作为供热空调的冷热源,地热水供水温度按70℃,水井的出水量按60吨/小时。每口地热井的供热能力为4.55MW,当全部采用对井地源热泵系统供暖时,需要80口地热井。
3、地表水及中水:
温泉旅游度假区有丰富的地表水系,每天排水量为3.69万吨,这些排水都要经过污水处理设施变成建筑中水,这些都是很好的热泵冷热源。通过水源热泵技术,可以对建筑进行供热和空调,这些都是成熟的技术。
总之,除了使用部分电力,该旅游度假区可以摆脱化石能源,地热能、太阳能、地表水及污水中的能量完全可以满足度假区建筑的供热和空调需要,实现“生态、温泉、养生”的理想。
四、社会及环境效益:
采用可再生能源供热后,燃煤集中供热相比,每年可替代58000吨标准煤,减排二氧化碳180000吨。
霸州温泉旅游度假区可再生能源问题
一、气候条件与自然资源:
1、霸州市气候比较温和,四季分明,光照充足,属暖温带大陆性气候。多年平均降水
量507毫米,最大降雨量为921毫米,最小降水量为280毫米;平均气温12.2℃。主导风向为东北―西南风,多年平均风速3.0米/秒。年日照时数2500小时,基本不受台风、
飓风、洪水等灾害影响。
典型天气条件见下表:
2、太阳能资源:
年日照时数2500小时,年太阳辐射总量为5042.09MJ/㎡,太阳总负荷月分布如下表:
3、风能:
霸州市位于冀中平原北部,属于永定河冲积平原,地势平坦,年平均风速3.0米/秒,较低,风力发电基本不具备实用性。
4、地热条件:
根据《河北省地下热水开采利用水文地质远景区划报告》,本区属中低温地下热水区,成因为传导型,是华北地区中低温地热资源最丰富的地区之一,热水田面积达500平方公里,热水储量达220亿立方米。
地热热储层主要为第三系明化镇组和管陶组,其底界埋深分别在1200-1700米和2500-2900米。热储层分两种,一是第三系砂岩、沙砾岩孔隙型热储层,主要分布在凹陷区,水温38度-75度,水质较好,矿化度一般小于2g/L;二是中上元古界与寒武、奥陶系碳酸岩岩溶裂隙型热储层,主要分布在凸起区,段阶潜山构造带也有分布,水温60度-90度,矿化度一般小于1-3g/L。
另外,霸州境内蕴藏有丰富的石油、天然气和地热等资源,可利用开发前景十分广阔。石油年开采量12万吨,天然气年开采量1.5亿立方米,主要分布在南孟油区、岔河集油区、王庄子油气区(苏桥油区)、信安杨各庄油气区。热水田面积达500平方公里,热水储量达220亿立方米。
水温及出水量
地层测温资料显示,城区1000米、2000米、3000米深度地层温度分别达到41℃ 、67℃和80℃,开采明化镇组热储的地热井水温度可达40℃—60℃,管陶组储层地热井的井口水温在70℃—76 ℃,单井日出水量均在1500方以上。
现已钻凿成功的城区4口地热井就充分的证实了本区丰富的低热资源,4口井的井口水温51℃—76 ℃。另外,根据与研究程度较高的相邻区域类比估算,城区50平方公里范围内,地下热水的可开采量达5亿立方米,在井水温度为30 ℃时可利用热资源量达120.0×1016J,相当于1701万吨标准煤。
5、地表水系:
温泉旅游度假区内还有龙江湖调蓄水库,龙江渠、凤渠等地表水系,都是热泵系统的良好冷热源。
二、温泉旅游度假区的建筑功能及建筑规模:
温泉度假区内规划建筑面积为1077.24万㎡,建筑功能为度假宾馆、商务办公、会展中心、商务中心以及回迁居住区。
三、能源利用方案: 能源利用的原则:
最大限度的利用太阳能、地热能等可再生能源,尽量减少石油、煤炭、天然气等化石能源的应用,最大限度的减少污染物及温室气体的排放,营造“生态、温泉、养生”的休闲度假环境。
1、太阳能的应用:太阳能可以为建筑提供生活热水、电力、以及为建筑物供暖。温泉旅游度假区域内每年可以利用的太阳能为:
5042.09×21×106=1.06×1011MJ的太阳能,相当于3618724.88吨标准煤。按月分布见下表:
区域内太阳能总量(MJ) 折合标准煤量(吨) 光伏发电量(KWH)
5.3E+09 181866 2.2E+08
1.14E+10 389354.1 4.75E+08
1.25E+10 426674.6 5.2E+08
1.19E+10 407009.6 4.96E+08
1.12E+10 381387.6 4.65E+08
7.069.7EE+09 +09 2413332763.6 27 2.944.1EE+08 +08 1.088.4E7.5E5.5E4.6EE+10 +09 +09 +09 +09 [***********]5912.4 56 94 30 57 4.493.5E3.1E2.3E1.9EE+08 +08 +08 +08 +08
太阳能的利用方式:
(1)光伏照明:所有路灯及景观照明均可采用太阳能电池等,21平方公里的范围内道路及景观照明用电负荷约为:10000KW,全年用电量(夜间8小时)为2.92×107KWH,太阳能资源足以满足。
(2)被动式太阳房:旅游度假宾馆很多是别墅型宾馆,可以利用被动太阳房技术设计别墅型宾馆,结合建筑维护结构节能保温,太阳能基本可以满足冬季采暖的需要。
(3)太阳能热水系统:除洗浴用水外,其他生活用热水尽量使用太阳能和热泵技术提供,以节约地下地热水,延长地热井的使用年限。
2、温泉地热水的利用:
虽然地热资源属于可再生能源,但地热能依靠地下热水作为载体开采,它们深埋于地下,通过深循环加热,其形成时间非常漫长,得到的补充远远赶不上开采强度,所以会出现热储压力降低、地热水位下降。地热水的大量集中开采会因其埋藏深度大、补充缓慢而造成超量
开采,长期连续超采必然会导致地热水位大幅度下降,不但会造成作为热能载体的热水资源枯竭,而且会引发地面沉降等一系列地质环境问题。地热回灌是地热开采的逆过程,通过尾水回灌使地热水形成良性循环,在循环过程中不断地将深部热能带到地表,从而使地热能得以持续利用。
温泉地热水可以提供保健洗浴,也可以用来为建筑供热,为建筑供热要求地热尾水回灌,以保证地下水地压和地下水水位,延长开采年限,利用地热水为建筑供暖,可以采用对井地源热泵系统,其原理如(图一),利用对井地源热泵系统为建筑无供热,可以最大限度的利用地热水的热量,是地热水的回灌温度低于10℃,节约地热水。
根据上述资料,作为供热空调的冷热源,地热水供水温度按70℃,水井的出水量按60吨/小时。每口地热井的供热能力为4.55MW,当全部采用对井地源热泵系统供暖时,需要80口地热井。
3、地表水及中水:
温泉旅游度假区有丰富的地表水系,每天排水量为3.69万吨,这些排水都要经过污水处理设施变成建筑中水,这些都是很好的热泵冷热源。通过水源热泵技术,可以对建筑进行供热和空调,这些都是成熟的技术。
总之,除了使用部分电力,该旅游度假区可以摆脱化石能源,地热能、太阳能、地表水及污水中的能量完全可以满足度假区建筑的供热和空调需要,实现“生态、温泉、养生”的理想。
四、社会及环境效益:
采用可再生能源供热后,燃煤集中供热相比,每年可替代58000吨标准煤,减排二氧化碳180000吨。