[00970687]山东省浅层地热能应用中土壤热堆积问题及应对关键技术

在加强生态文明建设、推进新旧动能转换的社会经济背景下，浅层地热能综合利用技术正迅猛发展。截至2016年底，全国地源热泵应用累计约5亿平方米，而山东省应用面积约4800万平方米，并以年均20%速度增长。但同时，因项目持续应用而随之出现的土壤热堆积问题，已成为阻碍浅层地热能应用技术市场化推广的瓶颈问题。自2011年开始，课题组紧紧围绕土壤热堆积问题成因，致力热堆积状况下土壤内热量传递机理研究，在实际工作中不断探寻解决问题的关键技术途径，坚持理论分析与实地监测相结合，建立了解决土壤热堆积问题的完整技术体系，主要研究成果如下： 开发了基于物联网技术的浅层地热能地温监测管理系统。国内首创物联网技术与浅层地热能数据采集监测集成技术；钻孔内采集数据的地温显示仪采用独创的类单总线采集模式；开发了具有自主知识产权的、适合山东省省情的“山东省浅层地热能资源信息管理系统”。获软件著作权1项（2014SR105602）；出具有科技查新报告1份。 针对土壤热堆积问题建立了集群竖埋管的传热计算方法及分区运行策略。建立了一种基于动态负荷下的集群竖埋管传热简化计算方法。开发了基于工业余热蓄热的地源热泵复合系统优化设计软件。首次提出了缓解热堆积现象的分区域优化运行控制策略。发表论文6篇；获授权发明专利1项（ZL201410185297.3）。 研究形成了解决土壤热堆积问题的地源热泵复合系统创新技术。自主开发了地源热泵（热堆积问题）优化设计软件，该软件兼具诊断评价分析与复合系统优化设计两种功能。提出了多种解决土壤热堆积问题的新型地源热泵复合系统，为解决土壤热堆积问题提供了灵活多变的解决方案。获授权发明专利1项（ZL200810016312.6）、实用新型专利1项（ZL201320643147.3）；获软件著作权1项（2014SR105863）；发表论文3篇；出具有科技查新报告1份。 形成了浅层地热能应用技术集成体系，参与制定相关国家标准等技术规范。针对施工工艺及岩土热响应测试不当均可导致后期运行的土壤热堆积现象，研究形成了科学合理的施工工艺及热物性测试技术；自主研制了针对不同地层条件下的高效回填设备；解决了测试过程中保持功率恒定的难题。获授权发明专利3项（ZL201110028685.7、ZL200910018363.7、ZL200910215107.7）、实用新型专利1项（ZL201120152222.7）；获软件著作权1项（2012SR110105）；参编国家标准1部（《可再生能源建筑应用工程评价标准》（GB/T50801-2013））；出版专著1部；出具有科技查新报告1份。 该项目关键技术研究实现了浅层地热能的科学合理运用，可将行业内浅层地热能工程的使用寿命平均延长8-10年，且保证系统运行效果良好；可有效推动该省建筑节能技术水平的整体发展和提高，对于促进该省能源结构优化，具有重要经济效益和社会效益价值，应用推广前景十分广阔。随着技术创新成果的形成，课题单位在所实施的浅层地热能项目中及时应用，并达到了最佳运行效率，在此科技成果转化应用带动下，相关工程项目已取得新增销售收入逾1.8亿元。