地热农业

地热在农业中的应用（温室）

一 、温室的介绍

温室又称暖房，英文(greenhouse)。能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。

二 、地热温室的介绍

地热温室（geothermal greenhouse）：地热农业利用主要用于地热温室。地热温室的结构形式绝大部分为单屋面钢骨架塑料薄膜温室，夜间尚需加盖草帘，进行保温。地热温室有两种类型：一是利用放热地面建温室；另一种是利用热水作为热源建立温室，多数为地上加温，也可利用地上供暖后的热水再通过地下管道为土壤加温。

三、地热能与温室应用

地热是来自地球内部的一种能量资源。地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表，于是就有了地热。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔。

目前， 温室供热系统主要有两种形式， 即热风供热系统和热水供热系统。实际中经常采用热水供热系统。因为热风系统会破坏一些作物的叶面， 使其病变对农作物生长影响大。

四、温室地热的原理

地热供热系统由散热器、循环泵、水箱、热交换器及联接管构成；散热器由若干串联的管子构成，散热器的一端口与循环泵的出口相联，循环泵的进口与水箱相通，解热器的另一端口通过联接管与热交换器的进水口相联，热交换器的出水口与水箱相联；水箱、循环泵、散热器、联接管及热交换器构成一封闭的循环系统；水箱上装有补水管及阀门；热交换器为一根蛇型管或螺旋管。使用时，装散热器分别装在大棚的棚架上，水箱放在大棚内，热交换器深埋在地下3米以下。本系统的工作方式是，通过水的循环，将地下的热量提取出来，并传导到大棚内。本系统安装好后，运行成本低，且不会造成任何污染。

五、地热的前景

预计可再生能源将成为世界主要能源消耗的重要构成， 到2050年可再生能源将提供世界主要能源20%～40% ， 到了2100年将提供30% ～80%。地热能源比其他可再生能源具有更大的技术潜力。世界可再生能源的技术潜力可充分地满足世界能源需求。如何保证可再生资源以经济的、环保的和社会可接受的方式利用是值得关注的问题。

六、地热温室的发展前景

我国温室的未来发展，随着社会的进步科学技术的发展，我国的温室将向着区域化、节能化、专业化趋势发展，形成高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型的农业，为社会提供更加丰富的无污染安全、优质的绿色健康食品。所以，温室的发展前景将与地热紧密相连，用可再生能源发展最为乐观的温室。

地热冬季供暖大棚花房（案例一）

目前地热用于农业还不是很多，沉睡资源待挖掘；通过一根根热水管道，蕴藏于地下1100米的地球能量，以水的形式，输送给花房中的红掌、蝴蝶兰等热带植物，使其在寒冬中也能开出绚丽花朵。这种令人称奇的景象，是地热资源服务于农业生产的鲜活案例。随着地热资源的价值逐渐被世人认知，用地热来进行种养，渐行渐近。

花房里各种各样的蝴蝶兰争奇斗艳。这个全部建成后将成为北方最大的花卉生产企业，当初选址于商河，正是看中了当地丰富的地热资源。在紧密排布的花盆下方，是灌着热水的盘管。地下热水抽出来，经过滤后，为蝴蝶兰提供“地暖”。据工作人员李军芳介绍:这里养苗的温室气温在26-33度，摧花房的温度控制在18-22度。

在商河县贾庄镇的乡村绿洲农业科技开发有限公司，地热为红掌、芒果等花卉、果木供暖。公司副总经理叶秀芹说:“红掌对向阳性要求高。如果栽植在冬暖式大棚里，很容易长偏。”花房里的热水用完后，还可以为办公场所供暖。最后，这些热水被用于饲养罗非鱼。在花房附近，记者看到鱼池里热气腾腾。一把鱼食下去，罗非鱼纷纷跳到水面附近抢食。

据了解，罗非鱼作为一种热带鱼，低于17度就不生长了。北方地区到了10月，因为气温降低，罗非鱼得全部出售。但因为有地下热水，罗非鱼已经在这里度过了第2个冬天，这在北方地区非常少见。

高效益承受高成本

能够向地下要热能的农业项目，无一不效益好、利润高，否则便无力负担初期的钻探成本。即便如此，这仍然要比烧煤的成本低得多。

春节期间，在北方市场上，罗非鱼是一片空白，而从南方调运成本又太高。有了地热供热水后，春节时的罗非鱼，价格是国庆时的3倍。叶秀芹告诉记者，如果这种热水养鱼的模式能够再经历一个冬天的考验，今后这个渔场的罗非鱼都将在春节期间上市。“云南等地冬季连阴天比较多，对种红掌的来说，很难种出特级花；我们这里冬季晴天多，加上室温高，光照均匀，产出的特级花自然就多，效益也就更好。”叶秀芹说。对把供暖作为“刚需”的花卉种植者来说，利用地热很划算。

据了解，打这样一眼地热井，初期成本为200多万元；而烧锅炉，初期成本只有数十万元。但到了后期，地热供暖每月每平方米的成本最高为22元，而烧煤的单位成本超过了50元。以5万平方米的花房计算，3个月的采暖季下来，地暖养花比烧煤养花，能节约400多万元。而且，地暖不产生环境污染，在温控环节的成本也更低，一个阀门就能搞定。

潜力大管理不宜粗放

在商河县国土资源局副局长马明华办公室的墙上，一幅地图显示:商河县98.5%的土地下面，都蕴藏着地热资源。据统计，我省17市均有地热资源赋存，热能资源量远大于煤炭、石油。在分布上，主要以鲁西、鲁西北平原地区为主。但地热资源的开采利用很少，并且主要用于供暖、洗浴等。“除了德州有不少农业上的应用外，在我省，地热用于农业还是很少的。”马明华说。据了解，在无棣县也有利用地热进行水产养殖的案例。在全国范围内，地热在农业上主要用于花卉、水产、育苗等高效农业上。

地热农业虽然潜力很大，但是一旦管理粗放，就是一种只节能不环保的资源。由于地下热水含盐量较高，如果不回灌，将会污染土壤并使得地下资源过快消耗。马明华介绍说，目前商河县正在对地热资源进行统一利用，避免过度开发。他建议，地热用于农业，要和用于娱乐业区别对待，分别定价。而且要在综合利用上多研究，尽量让地热水在地面多转几圈，提高使用效率。

地热农业综合开发及观光度假园建设（案例二）

一、项目名称：地热农业综合开发及观光度假园建设

二、项目地址：元坝区昭化镇

三、项目内容：项目拟占地500亩，以当地丰富的地热水为依托，建设地热温室大棚250亩，种植热带瓜果、花卉等；建设地热温室鱼池150亩，养殖热带鱼类和虾类；建设地热家禽孵化车间5000平方米；利用种养殖尾水进行农业灌溉，同时建设观光旅游等配套设施。

四、建设条件：广元区位独特，地处四川盆地北部，位于成都、重庆、西安、兰州四大城市之间，广元机场到北京、杭州、广州航线已开通，数条高速公路和铁路在广元形成“米”字型交汇，是四川省旅游资源最丰富的地区之一。元坝区昭化镇拥有丰富的地热水资源，昭化地热资源位于元坝区昭化镇，面积2.397平方公里。出水量大于500方/日，出水温度可达50℃以上。矿化度1-8克/升，酸碱度7.0-8.0，水质类型为SO4-Ca型，含硫化氢、锶、氟等还原环境成分。昭化地热水勘查区距绵广高速出口3公里，距宝成铁路7公里，交通便利。昭化镇四季分明，光照适宜，气候宜人，十分适合进行地热资源农业综合开发及观光度假园的建设。

五、项目总投资：1.5亿元。

六、经济效益：项目建成后，农业种养殖业产生的直接经济效益将十分可观。预计年可接待游客50万人次，年收入可达3000万元。

华清地热设施农业应用—北京国际鲜花港（案例三）

一、工程概况

　　鲜花港一期建筑面积22万平方米，以智能温室为主，冬季需要对温室进行供热。温室分为高温区和中温区两部分。高温区冬季室内温度23℃；中温区冬季室内温度20℃。

二、温室供热方式的选择 

　　温室鲜花生产季节性强，国内销售旺季为春节前后。鲜花在冬季生长的适宜温度为18℃~25℃，北京市地处严寒区，冬季室外最低温度一般在零下15℃以下，温室需要供热才能满足鲜花生长需求。

　　如何选择高效、经济、节能的供热方案？

　　温室供热为什么不用燃煤锅炉

　　燃煤锅炉：传统的燃煤锅炉供热，建造成本较低，既经济又实惠，是一种极为普遍的供热方式。

　　不利因素：

　　北京市限制二氧化碳排放；煤燃烧的时候产生大量的二氧化碳、一氧化碳和一些有害物质，对鲜花生长不利。燃煤的粉尘沿着温室进风口进入温室，附着在花卉的表面，影响了花卉的品质。 

　　温室供热为什么不用燃气锅炉

　　燃气锅炉：运行成本较高。燃气供热每平方米运行费用135元，每年运行费用达到2970万元，如此高的运行费用会大大增加企业生产成本；燃气价格上升空间幅度较大。

　　组织考察

　　管委会前后花了8个月时间考察能源。就在一筹莫展时，《北京日报》上一篇报导引起了他们的注意：位于北京市昌平区大东流的国家北方苗木培训基地2万平方米温室改造，改造前采用燃油锅炉供热，年每平方米运行费用180元；改造后采用地源热泵供热，每平方米年运行费用仅60元，每年可节省运行费用240万元。

　　管委会迅速对大东流项目进行实地考察，听取了大东流领导、运行人员和承担该项目设计、施工的北京华清荣益新能源公司对温室采用地源热泵的交流。

　　组织专家讨论

　　经过多次邀请国内相关知名专家和新能源公司及对鲜花港供热项目进行讨论，最终决定采用地热梯级利用、地源热泵及燃气锅炉调峰的复合式能源利用方案。此方案比利用传统能源节能效率低30%~50%。 

　　能源价格

　　电价：该系统采用农用分时电价，具体为：

　　地热水：全部回灌不收费；

　　天然气价格：2.35元/Nm3。

　　三、温室供热方案

　　温室节能措施

　　温室建筑节能措施：温室围护结构采用德国拜耳公司生产的阳光板；温室内增加2道电动保温遮荫幕；温室屋顶增加外遮阳措施；温室地面上砖墙增加50mm厚聚苯板外保温措施。 

　　温室供热设计热指标

　　中温温室和高温温室全部采用地板辐射采暖系统。

　　对于中温和高温温室，采用地源热泵和地热利用满足室外气温大于-14℃的供热负荷，作为基础负荷；冬季在-14℃以下的负荷由燃气锅炉调峰解决。

　　温室供热采用地板辐射采暖

　　温室内采用地板辐射采暖供热，有利于鲜花均匀生长  与风机盘管或风管供热方式加热相比，加热均匀，鲜花生长均匀；有利于鲜花生长  辐射供热下面温度高，上面温度低，热量集中在花的根部，有利于鲜花生长；有利于节省运行费用  在供热过程中热量损失小，热效率高，节能幅度达15%以上。 

　　三、温室供热方案

　　供热能源方式：

　　地热井 采用4口地热井，二抽二灌。深度在2800米左右，单井出水量1500m3/天，水温45℃。

　　地源热泵 1900个，地埋管深度150米。

　　采用33口水源抽灌井。

　　燃气锅炉 燃气锅炉作为调峰热源。 

　　水源直供系统

　　温室配套建筑末端采用高温风机盘管，利用地下水这一天然冷源，实现夏季供冷。

　　四、供热控制系统

　　温室温度控制系统

　　在温室不同部位设置温度传感器，同时在供水干管上设置温控调节阀，保证温室温度达到设定值。

在进每个温室前的管路上设置插卡型热量表，做到“先付费，后用热”。

　　供热机房控制系统

　　采用直接数字式监控系统，具体控制内容为：对温室内的温度和湿度集中采集和显示。对温室用热量集中计量和显示。根据供热量决定供热系统的热泵机组开启台数，达到最佳节能目的。根据供热量决定燃气锅炉热源调峰投入量。对热泵机房内各个用电设备用电量分别计量和汇总。

　　五、节约能源分析 

　　采用地热、地源热泵等可再生能源。能源的优化利用，先地热、地源热泵，燃气锅炉调峰。末端设备与温度调控，采用地板辐射采暖，末端根据温度变流量运行，实现插卡收费，按需供热。采用满液式热泵机组，运行效率高。供热系统采用全自控运行，按需供热，节省能源。

　　年节省标准煤21486吨，每年减少向大气排放二氧化碳（CO2）4.02万吨、一氧化碳(CO)487.7吨、碳氢化合物（CNHM）9.67吨、氮氧化物(NOx) 77.78吨、二氧化硫(SO2)359.2吨，粉尘215余吨。  

　　温室每平方米运行费用测算

　　六、供热系统收费标准

　　温室供热及制冷时段：

　　供热期： 9个月   9月1日至次年5月31日

　　制冷期： 3个月   6月1日至8月31日

　　实际按照热表收费标准：0.236元/KWH。

以地热开发为龙头推动农业转型升级（新闻）

　　大庆网讯（记者 李德成）4月24日，省委常委、市委书记韩学键深入林甸县调研农业农村工作。他强调，地热资源是不可多得的宝贵资源，开发利用好地热资源，对于转变农业发展方式、实现农村经济又好又快发展具有重大意义。要认真落实省委书记吉炳轩关于大庆地热资源开发工作的重要指示，紧紧依靠资源禀赋和科技进步，以地热温泉开发为龙头，引领传统产业优化升级，推动新兴产业发展壮大，促进农业转型升级，实现由传统农业向现代农业的全面跨越。

　　韩学键十分关注大庆温泉栽培果菜生产基地项目，专程来到长青林场实地检查项目建设进度。他强调，林甸县地热资源富集，要把地热开发作为县域经济发展的重大战略来抓，坚持科学开发与有效保护并重，统筹研究、同步推进温泉栽培果菜生产基地的建设、生产和市场，并以此为契机，优化农业产业布局，合理配置生产要素，完善城乡基础设施，促进农业现代化与工业化、城镇化深度融合、互动发展，加快城乡一体化进程，实现经济效益、社会效益与生态效益的统一。

　　推进小城镇建设是韩学键此次调研的重点内容之一。他强调，要以实施“双十”工程为重点，着眼农民生产生活需求，加快农村公路、安全饮水、民用沼气等工程建设，不断完善农村基础设施功能。要坚持规划先行，注重产业兴镇，实施多元投入，加强环境建设，打造各具特色的小城镇，不断提高城镇综合承载能力和产业聚集能力。

　　初秋的广袤田野上，到处是喜迎丰收的景象。韩学键走进田间地头，仔细查看庄稼长势，不时问询粮食价格。他殷切勉励随行的县乡负责同志，一定要保护好农民种粮的积极性，继续抓好玉米膜下滴灌等设施农业建设，不断提升农业生产的标准化、规模化、水利化、机械化水平。眼下即将进入秋收时节，各地要密切关注天气变化，进一步做好冰雹、暴雨、龙卷风和秋早霜等灾害防范工作，注重加强田间管理，积极做好促早熟工作，继续加强重大病虫害防控，确保粮食持续增产、农业持续增效、农民持续增收。

　　一路上，韩学键始终强调，干部作风是事业成败的关键。各级干部必须增强“等不起”的危机感、“慢不得”的紧迫感、“推不得”的责任感，以雷厉风行、踏实苦干的作风，快行动、猛推进、狠落实，创造性地把各项工作落到实处。

　　副市长田凤春陪同调研。

地热水帘调温“异形温室”

一幢占地1100亩的五瓣莲花状玻璃屋子散发着现代建筑的独特风味，它就在金山廊下镇的现代农业园区内。这个名为“金山农村新天地”的地方已成为“全国农业旅游示范点”，并且十分生态环保。在日前金山廊下镇举行的新闻发布会上，记者获知，这个巨大的玻璃温室冬天采用地热升温、夏天使用玻璃幕墙水帘降温，确保四季恒温，十分节能。

在这个以玻璃为材质搭建起的“金山农村新天地”里，巨大的五瓣莲花状玻璃屋子里拥有假山、水帘、小桥、石库门、竹径等各种景观与设施，还有多间包房与自助餐区域等，室内还零散摆放着明清时期的床、金山农民灶等，“土洋结合”中显得格外有趣。足有六层楼高的玻璃屋子显得十分通透，和室外的湖水、良田、花卉基地、灵芝园等景观相映成趣。如此巨大的玻璃屋子会不会夏热冬冷，届时需要打足空调的温度？廊下镇的有关人士向记者介绍，以前建造的大型玻璃温室，都是采用空调在冬夏两季调温，因而能耗很大。而廊下的这个新天地是个“异形温室”，非常节能。

事实上，这个玻璃屋子根本就不需要依靠空调来调节温度。这里的“湿帘风机降温系统”在盛夏酷暑时充分利用水的蒸发原理和独特的高低跨结构，让冷风从低处吹进来，热风则从高处散出，再配套采取屋顶开窗、遮阳网、节能帘幕等手段，达到综合节能功效。冬季的夜晚则使用地板加热，使热空气从下往上流通，降低能耗。

巨大的五瓣莲花状屋顶也不简单，它们可以通过计算机的自动控制，使五个区域分别达到不同的温度效果，满足不同植物的生长需求，使生物多样化。除了节能之外，这里甚至还能制造能源。在头顶上方的透明屋顶上装满透光型光辐太阳能电池组件，可以利用太阳能发电，还不影响温室内作物的光合作用。一片“花瓣”屋顶所产生的电能就可以供应整个温室使用，多余的电能甚至还可以输入电网。

“金山农村新天地”周围仍然保持着原有古朴恬静的景观风貌，周边还有反季节桃源、出口花卉基地、灵芝培植基地和现代化种子种苗基地，游客还可以随时去感受一番现代农业的神奇。

廊下镇有了吉祥物

　五一黄金周里，金山廊下镇揭晓了自己的吉祥物与LOGO。来自武汉理工大学的研究生何雯设计的LOGO获得了最终的大奖，这是一个草书的“廊”字，并体现着一种进取向上的精神。吉祥物则是一对可爱的绿色之星小姐妹，名字叫“琅琅”与“霞霞”。

智能温室

智能温室分为三种：PC板连栋智能温室，玻璃连栋智能温室，充气膜连栋温室

一、PC板连栋智能温室

PC板连栋智能温室是指以PC板做为采光材料的温室。在栽培设施中，PC板做为温室新型覆盖材料形式，深受广大客户欢迎，适合于多个地区和各种气候条件。此类温室可做为生产性温室、科研温室、人工气候室及各种生态观光温室或生态餐厅等多个领域。

1、温室特点：

结构轻盈、耐撞击、荷载性能好，保温性能优良，经久耐用，美观大方。PC板比其他覆盖材料节能40%以上。

2、结构特点:

采用全钢架龙骨做为支架，使用寿命长，可达15年以上；抗风载、雪载能力强；焊接式骨架，安装方便，经济实惠、耐用；连栋式设计，室内空间大，土地利用率高，适于大面积种植和机械化操作。

3、技术参数：

栋宽：6.2m-16m  间距：4-5m  肩高：4-6m  顶高：4.8-6.8m

二、玻璃连栋智能温室

玻璃温室采用热镀锌钢结构骨架，覆盖材料一般采用4-5mm优质浮法玻璃或钢化玻璃，透光率大于90%，也可根据客户要求选择覆盖材料；温室顶部及四周为玻璃固定专用铝型材。玻璃温室具有外形美观、透光性好、展示效果佳、使用寿命长等优点。温室顶开窗用齿轮齿条传动，通风率可达27%；根据用户需要，温室两个端面可以安装湿帘和风机，也可在两个端面及侧面安装铝型材推拉窗、平开窗或侧翻窗。玻璃温室自动化程度高，一次性投资大，对技术和管理水平要求较高。

技术参数：

栋宽：3.2-16m  间距：4-8m  肩高：4-5.5m  顶高：4.8-6.8m

抗风载：0.45-0.5KN/ m抗雪载：0.5KN/ m三、连栋充气膜温室

连栋充气膜温室采用热浸镀锌钢制骨架、顶部及四周采用双层高保温长寿无滴塑料膜，四周也可采用国产聚碳酸酯板等材料，是温室中一种简单的保温节能形式，它有保温性能良好、操作简便等优点，适合于花卉种植、种苗繁育、花卉市场、科研、教学等，是以后温室节能保温技术的一个发展应用方向。

特点介绍：能够有效防止热量散失和冷空气侵入，保温性能好，耗能低；温室内部利用率高，造价低，使用方便；室内可利用空间大，通风效果好，适用于气候较稳和地区；

技术参数：跨度（w）:8m-9.2m  肩高（h）：3m-4.5m  柱间距：4m

风载：0.5kn/ m雪载：0.45kn/ m四、智能温室四大系统

1、智能温室骨架系统

智能温室骨架按覆盖材料来分，主要分为三类：阳光板温室骨架、玻璃温室骨架和充气膜温室骨架。温室柱体骨架均采用热浸镀锌钢管及钢板构成，所有连接件一般经热镀锌处理。

温室骨架按结构形式来分，又可分为：标准文洛型温室骨架和特殊温室骨架。

2、智能温室开窗系统

智能温室的开窗方式有轨道式开窗系统、摆臂式开窗系统和间接式开窗系统等三种方式。轨道式开窗系统由若干排齿轮齿条，在驱动轴的带动下，将温室窗户进行开启。适用于各种类型的温室，可有效提高温室通风面积，节省成本，达到温室通风降温的效果。

3、智能温室通风循环系统

湿帘风机降温系统由湿帘、风机、水循环系统及控制装置构成。它是利用水蒸发降温原理，将湿帘与风机分别装于密封温室的两端山墙上，当风机抽风时，造成室内负压，迫使室外未饱和空气流经多孔湿润的湿帘表面，引起水分蒸发，使室内的空气温度降低。

4、智能温室加温系统

温室采暖系统主要是在寒冷季节或早春、晚秋夜间，为了维持必要的室温而进行补充采暖，采暖一般采用圆翼型散热器或者热风炉等。

地热水温室供热系统的优化设计

摘要：将地热水作为农业温室的热源，温室内采用地面辐射供暖技术，充分利用地热资源，降低地热尾水温度。介绍了地热水温室供热系统的流程，计算了温室供热系统的热负荷。结合工程实例，对供热系统的设计参数进行了优化设计。

1、概述

地热能作为一种新型能源，目前已被广泛应用于农业温室供热。在地热温室供热工程中，应考虑地热资源的特点，如地热水温度和负荷能力相对固定，应采用适合的供热系统；地热水腐蚀、结垢问题，需要在供热系统中采取防腐蚀、防结垢的措施；特别需要采用适合的散热设备，降低地热尾水排放温度，提高地热利用率。地面辐射供暖系统供水温度较低，而且可使地热尾水排放温度达到40℃以下，从而充分利用地热能。对采用地面辐射供暖系统的地热水温室供热系统进行优化设计。

地热负荷比例为地热承担的热负荷与温室所需最大热负荷之比。对于室外温度较低，但温室所需较大供热负荷的累计时间并不很长。若设计采用地热负荷比例为100%，会造成大多数时间系统处于非满负荷运行，地热尾水排放温度较高，地热能得不到充分利用，并造成供热系统设计容量偏大，造价过高。因此，在设计地热水温室供热系统时，需要对地热负荷比例进行优化选择，利用地热能满足基础负荷，利用峰荷热源满足尖峰负荷。

2、系统流程

地热水温室供热系统流程由换热器、地埋管、峰荷热源、循环泵、温度传感器、控制器、三通阀等组成。换热器将地热水与供热介质隔开，防止地热水对供热管道的腐蚀及结垢。地埋管安装在温室内地面下，向温室散热。控制器在采集室内温度、供热介质供回水温度和地热水温度数据的基础上，进行分析计算，控制三通阀的启闭和峰荷热源工作状态，调节补充热量，满足供热要求。在设计地热水温室供热系统时，需要掌握的地热井参数为：地热水温度、水量、水位、水质状况。地热水温度、水量可以确定地热水的最大供热负荷，地热水位用于潜水泵的选型，水质状况用来判断地热水的腐蚀结垢趋势。

3、相关参数的计算

温室耗热量由3部分组成：温室围护结构的传热损失、冷风渗透热损失、地面热损失。

温室内种植喜温的瓜果蔬菜，室内设计温度为12℃，采用的温室室外设计温度为-11℃。单层玻璃传热系数为6.4W／(m2?K)，换气次数取1.1h-1，风力因子为1.0。JB/T 10297-2001《温室加热系统设计规范》规定：计算点距外围护结构距离≤10m时，地面传热系数取0.24 W/(m2K)。经计算可得，供热系统设计热负荷为127.6kW。地热井井口温度为65℃，水量为80m3/h，为腐蚀型地热水质。采用水源热泵作为峰荷热源。

地热负荷比例、地埋管供回水温差、外径影响系统造价和年运行费用，因此在优化设计过程中需要综合考虑以上3个设计参数，计算不同设计参数下的费用年值，将费用年值最小作为系统优化设计的目标，对设计参数进行优化设计。系统造价包括换热器、地埋管、峰荷热源的造价，年运行费用包括供热系统循环泵的电费、热泵机组的电费。已知参数：钛板换热器单位换热面积的造价为7000元/m2，外径分别为20、25、32mm的地埋管单位长度造价为3.3、4.8、8.2元/m，热泵机组单位制热量的造价为0.5元/W，电价为0.5元/kW/h)，同时使用系数为0.6，年利率为10%，使用年限为20年，循环泵效率为0.77，供热系统年运行时间为4481h/a。地埋管的中心埋深设定为15cm，地埋管供水温度设定为45℃。

优化方法为：根据设计参数特点进行试算，首先在3个设计参数中确定地热负荷比例，然后利用供回水温差的试算值，求得在该条件下外径的优化值，最后以确定的地热负荷比例、外径为条件，对供回水温差进行优化，对最初的试算值进行验证。选取适中的地埋管回水温度(30℃)、地埋管外径(25mm)，不同地热负荷比例下的费用年值。采用适中的地热负荷比例，可获得较低的费用年值。通过分析计算，不同供回水温差、地埋管外径下均存在类似的规律，因此可以确定地热负荷比例为80%时，系统的经济性最好。当地热负荷比例为80%时，以地埋管供、回水温度为45、30℃为试算值，计算不同外径下的系统造价、年运行费用、费用年值。外径较大时，由于阻力变小，年运行费用将随之变小，地埋管长度也会缩短，但大管径的管材价格较高，导致系统造价提高。因此，外径选用25mm较为适宜。当地热负荷比例为80%、地埋管外径为25mm时，对地埋管供回水温差进行优化。不同地埋管供回水温差下的费用年值。，费用年值在地埋管供回水温差为15℃时最小。通过设计参数优化设计可知，当地热负荷比例为80%、地埋管供回水温差为15℃、地埋管外径为25mm时，地热水温室供热系统的经济性最好。

4、结论

①地热水温室供热系统的优化设计应考虑地热能利用的特点，提高地热利用率，使地热承担基础负荷，峰荷热源承担尖峰负荷。

②地热水温室供热系统的优化设计应综合考虑地热负荷比例、地埋管供回水温差、外径对费用年值的影响，得到经济性最好的设计参数。

温室大棚地地热供热系统项目简介

现在温带和寒带的温室、大棚的农业生产，尤其在冬季，虽然有太阳提供热量，但远不能满足其所需要的温度条件。为了更好地促进温室、大棚的农业生产，将设计一种温室、大棚地热供热系统，以满足其农业生产的需求，从而达到温室、大棚农业生产的有效环保，造福人类。

①本温室大棚地热供热系统由散热器、循环泵、水箱、热交换器及联接管构成；散热器由若干串联的管子构成，散热器的一端口与循环泵的出口相联，循环泵的进口与水箱相通，解热器的另一端口通过联接管与热交换器的进水口相联，热交换器的出水口与水箱相联；水箱、循环泵、散热器、联接管及热交换器构成一封闭的循环系统；水箱上装有补水管及阀门；热交换器为一根蛇型管或螺旋管。

②使用时，装散热器分别装在大棚的棚架上，水箱放在大棚内，热交换器深埋在地下3米以下。本系统的工作方式是，通过水的循环，将地下的热量提取出来，并传导到大棚内。本系统安装好后，运行成本低，且不会造成任何污染。

③具体实施方式：本温室大棚地热供热系统由散热器2、循环泵5、水箱3、热交换器7及联接管8构成；散热器2由若干足联的管子构成，散热器2的一端口与循环泵5的出口相联，循环泵5的进口与水箱3相通，散热器2的另一端口通过联接管8与热交换器7的进水口相联，热交换器7的出水口与水箱3相联；水箱3、循环泵5、散热器2、联接管8及热交换器7构成一封闭的循环系统；水箱3上装有补水管4及阀门；热交换器7为一根蛇型管或螺旋管。