Utilización de energía geotérmica poco profunda en el Centro Internacional de Conferencias de Prensa de Lenguas y Culturas Extranjeras de Beijing

Pan Xiaoping

(Instituto de Ingeniería Geotérmica de Beijing)

Resumen El proyecto de utilización de bomba de calor con fuente de agua para energía geotérmica poco profunda en la Prensa de Lenguas y Culturas Extranjeras de Beijing El Centro Internacional de Conferencias ha sido factible después de dos años, después de la planificación de demostración práctica, la construcción de perforación de fuentes de agua y la instalación y puesta en funcionamiento de equipos, se puso en funcionamiento en el verano de 2004. Después de tres veranos y dos inviernos de práctica, los efectos de enfriamiento y calefacción. son buenos, brindan un ambiente confortable, fresco en verano y cálido en invierno, y cooperan con el entretenimiento de aguas termales y los servicios de atención médica de los pozos geotérmicos y generan enormes beneficios económicos. El desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda y la energía geotérmica convencional han traído sorpresas inesperadas.

1 Prefacio

Prensa de Investigación y Enseñanza de Idiomas Extranjeros de Beijing (denominada "Prensa de Investigación y Enseñanza de Idiomas Extranjeros"), en respuesta al llamado del gobierno municipal de Beijing para controlar la contaminación del aire y restaurar un cielo azul en Beijing, planea publicar una conferencia de prensa en su conferencia internacional El centro instala un nuevo sistema de aire acondicionado con bomba de calor de fuente de agua eficiente, libre de contaminación y que ahorra energía, que utiliza recursos locales de energía geotérmica poco profunda para proporcionar calefacción de invierno y aire acondicionado y refrigeración de verano para todos los edificios. El centro está ubicado en el noroeste de la ciudad de Lucheng, distrito de Daxing, Beijing. Tiene una superficie de 89.581,1 m2 y una superficie total de construcción de 101.550 m2. Es un proyecto de ingeniería a gran escala. El estudio de viabilidad del proyecto comenzó en la primavera de 2002, la construcción comenzó a mediados de 2003 y finalizó en junio de 2004. El proyecto ha estado funcionando durante 3 veranos y 2 inviernos hasta ahora. No sólo tiene buenos efectos de calefacción y refrigeración, sino que también aporta enormes beneficios económicos y medioambientales.

2 Reseña histórica

El Centro Internacional de Conferencias fue originalmente una biblioteca de la Prensa de Lenguas y Culturas Extranjeras de Beijing en el noroeste de la ciudad de Lucheng, distrito de Daxing. Posteriormente, construyó una base de entrenamiento. para la Editorial de Investigación en Lenguas Extranjeras y construyó dos edificios de formación, así como apartamentos relacionados para profesores y residencias para el personal y estudiantes y otros edificios. El entorno local es un área vasta y escasamente poblada en los suburbios exteriores. La base de formación se ha ecologizado y las condiciones del entorno de vida y enseñanza son buenas, pero la forma de crear un mayor valor económico aún no es la ideal.

Con la promoción del condado de Daxing al distrito de Daxing, el distrito de Daxing ha establecido una zona de desarrollo en Lucheng, se ha construido la quinta carretera de circunvalación en Beijing y se han construido nuevos proyectos como Tempu Solar Energy Company. cerca de la base de capacitación, FLTRP planeó elevar el nivel, cambiar el nombre de la base de capacitación, construir un centro de conferencias internacional y desarrollar negocios. FLTRP invitó a diseñadores famosos a diseñar un nuevo auditorio y sus partes auxiliares, incluyendo bolera, sauna, gimnasio y piscinas, etc. También renovó y decoró edificios antiguos para formar una coordinación general. Además de estas imágenes externas, los proyectos específicos para mejorar el nivel de calidad interna son el proyecto de bomba de calor con fuente de agua que utiliza energía geotérmica poco profunda y el proyecto de pozo geotérmico como guinda del pastel.

3 Proyecto de bomba de calor con fuente de agua que utiliza energía geotérmica poco profunda

El proyecto de bomba de calor con fuente de agua que utiliza energía geotérmica poco profunda incluye pozos de bombeo y pozos de recarga que proporcionan energía geotérmica poco profunda, es decir, la parte subterránea , la unidad de bomba de calor con fuente de agua y la red de tuberías de soporte y el sistema de control en la parte aérea.

3.1 Estudio de viabilidad

De acuerdo con los requisitos de carga de calefacción y refrigeración, la bomba de calor de fuente de agua de este proyecto requiere no menos de 3600 m3 de suministro de agua por día. ¿Están estos volúmenes de agua disponibles en el sitio del proyecto? ¿Se puede reinyectar toda el agua bombeada? ¿Cuál es el impacto ambiental del proyecto? ¿Cómo poner un pozo? ¿Cómo construir un pozo? Estas son tareas que las especificaciones de ingeniería de las bombas de calor requieren que las realice un equipo de inspección profesional.

La Base de Entrenamiento FLTRP encargó al Instituto de Investigación de Ingeniería Geotérmica de Beijing realizar el estudio de factibilidad en abril de 2002. Después de casi dos meses de trabajo, la conclusión del estudio de factibilidad es: en el tramo inferior del río Yongding local En el suelo, el espesor del acuífero no es grande, con un espesor total de sólo 20 m. La profundidad del agua subterránea ha llegado a menos de 20 m y la parte superior ha sido drenada, el acuífero tiene partículas relativamente gruesas, principalmente arena. y grava, y contiene una capa de arena media-gruesa. Por lo tanto, en circunstancias normales, dos pozos de suministro de agua pueden satisfacer la demanda de agua requerida. Sin embargo, para dejar suficiente espacio, se recomienda perforar tres pozos de producción. Se ha probado que la atenuación máxima del volumen de riego de los pozos de recarga es 25. , y debe considerarse como 30. Es mejor disponer 6 pozos de recarga. No existe una fuente de suministro de agua cerca del área de trabajo. La bomba de calor de fuente de agua utiliza agua subterránea local para bombear y regar el agua de diferentes pozos en la misma capa, sin causar impactos ambientales adversos. Los pozos se pueden distribuir de manera dispersa utilizando la base de entrenamiento y la distancia entre pozos se puede mantener en aproximadamente 100 m.

3.2 Construcción de pozos de bombeo y riego

La construcción de la perforación se inició el 16 de julio de 2003 y todas las tareas finalizaron el 12 de enero de 2004. Para garantizar la operación sostenible a largo plazo del proyecto en el futuro, se consideró un pozo de respaldo adicional para recarga y se perforaron 10 pozos (Figura 1). La profundidad del pozo es de 40 a 42 m, utilizando principalmente la capa de grava de arena portadora de agua o la capa de guijarros debajo del nivel del agua. Después de terminar el acuífero de más de 30 m, se dejan aproximadamente 8 m de espacio para la tubería de sedimentación para formar el pozo. El diámetro de perforación es de 800 mm y se introducen un revestimiento de pozo de 426 mm (sección superior de 8 a 12 m) y un tubo de filtro de agua (sección inferior). No se utiliza la capa poco profunda de arena fina y media. El proyecto de perforación se construye cuidadosamente, se rellena estrictamente la grava y los pozos se lavan cuidadosamente para garantizar que el agua esté limpia y el contenido de arena sea inferior a 1/200.000. Todos son pozos de alta calidad.

Figura 1 Diagrama esquemático de las líneas de bombeo y recarga del sistema de bomba de calor con fuente de agua

El nivel del agua subterránea local tiene aproximadamente 21 m de profundidad. La salida de agua de un solo pozo en la prueba de bombeo es básicamente. 85 a 90 m3/h, y el flujo de entrada de agua de la unidad es. La mayoría de ellos están entre 7 y 24 m3/h·m, y la temperatura del agua de salida es de 14 ℃. Antes de finalizar la prueba de bombeo, se tomó una muestra de agua para pruebas de calidad de agua potable. Se trata de agua del tipo carbonato de calcio y magnesio con un valor de pH de 7,5, sólidos disueltos totales de 0,91 a 0,97 g/L y contenido de ácido metasilícico. de 20,5 a 21,8 mg/L Además de la dureza total Excepto 485~490 mg/L (CaCO3), que excede el estándar de agua potable (450 mg/L CaCO3), el resto cumple con los estándares y no se incrusta. y no corrosivo.

3.3 Instalación del sistema de bomba de calor con fuente de agua

El sistema de bomba de calor con fuente de agua utiliza productos de bomba de calor de CLIMAVENETA, Italia, con 4 conjuntos de unidades separadas en dos quirófanos, respectivamente. controlando dos sistemas de la parte hotelera y la parte recreativa. Las especificaciones del modelo de la unidad de bomba de calor se enumeran en la Tabla 1.

Tabla 1 Especificaciones del modelo de unidad de bomba de calor Clemento (fluido de operación R22)

3.4 Operación

La operación del sistema de bomba de calor con fuente de agua es encender la bomba de calor Al mismo tiempo que la unidad está funcionando, se debe iniciar el pozo de bombeo para suministrar agua a la unidad, y el agua en circulación también debe dirigirse al pozo de recarga para su recarga. En el modo de calefacción de invierno, el agua subterránea que ingresa a la unidad suministra calor y se recarga después de que baja la temperatura. En el modo de enfriamiento de verano, el agua subterránea que ingresa a la unidad absorbe calor y se recarga después de que aumenta la temperatura. Para evitar que el agua de recarga forme masas locales frías o calientes bajo tierra, y para evitar la obstrucción de los pozos de recarga debido al uso prolongado, los pozos de recarga deben bombearse de regreso y bombearse regularmente. Teniendo en cuenta estos factores, FLTRP. ha desarrollado un proyecto de bomba de calor con fuente de agua. Los 10 pozos se abren y cierran por turnos, y los pozos de producción y los pozos de recarga se utilizan alternativamente. Originalmente se consideró abrir 3 pozos de bombeo y 5 a 6 pozos de recarga para satisfacer todas las necesidades de agua y recarga. Sin embargo, en el proyecto actual, dos salas de bombas de calor se dividieron y operaron por separado, por lo que el volumen de agua no se puede asignar de manera uniforme. y cada uno necesita trabajar de forma independiente. Por lo tanto, la situación operativa real es: para las dos salas de equipos de calefacción en el período de frío temprano y tardío, es suficiente abrir 1 pozo de bombeo y 2 pozos de recarga en cada uno, en el período de frío severo, básicamente es necesario abrir 2; Los pozos de bombeo y 3 pozos de recarga en cada uno de ellos se rotan básicamente cada una o dos semanas.

El sistema de bomba de calor con fuente de agua de FLTRP ha estado funcionando durante 3 veranos y 2 inviernos, aproximadamente 240 días al año: la calefacción en invierno comienza a finales de octubre o principios de noviembre y finaliza a finales de marzo de el año siguiente, dura unos 150 días, lo que es más normal que Beijing. El período de calefacción se prolonga medio mes cada vez. El enfriamiento de verano comienza a principios de junio y finaliza a finales de agosto, y dura unos 90 días;

3.5 Efectos y cambios

Según datos de monitoreo como el informe de turno de operación, debido a que la fuente de agua que ingresa a la bomba de calor de fuente de agua es suficiente y un pozo de producción está básicamente vinculado a dos pozos de recarga, la recarga es relativamente suave, por lo que el sistema funciona de manera bastante estable y la eficiencia de la bomba de calor es obvia. La temperatura ambiente en invierno y verano puede rondar los 21 ° C. Es cálida y cómoda en invierno. y refrescante en verano. Estas cómodas condiciones ambientales de hardware y software han atraído a un gran número de clientes al Centro Internacional de Convenciones.

Como bomba de calor de fuente de agua, también se debe considerar si puede funcionar de manera sostenible. La esencia es si la temperatura local del suelo se puede restaurar regularmente.

Según los datos de monitoreo de temperatura, al comienzo de la calefacción invernal del año (noviembre), la temperatura del suelo local es de 14 °C. La temperatura del agua subterránea bombeada a la unidad de bomba de calor de fuente de agua se reduce de 5 a 7 °C después. se extrae el calor. La temperatura de salida de la bomba de calor es inferior a la temperatura de importación. La temperatura aumenta de 2 a 3 °C hasta aproximadamente 46 °C y el edificio se calienta a través del fan coil en los siguientes 2, 3, 4 y 5 meses, la temperatura del agua subterránea bombeada a la unidad de bomba de calor de fuente de agua básicamente disminuye 1°C por mes, es decir, es aproximadamente 13°C, 12°C, 11°C y 10°C. mes tras mes después de extraer el calor, la disminución de la temperatura disminuye gradualmente en consecuencia, de 5 a 7 °C a 3 a 5 °C, pero la temperatura de salida de la bomba de calor básicamente permanece sin cambios. Después de 2 meses de descanso, comienza el enfriamiento de verano y la temperatura del suelo vuelve a ser ligeramente inferior a 12 °C. Después de que la unidad de bomba de calor con fuente de agua absorbe el calor, la temperatura aumenta de 2 a 6 °C y la temperatura de salida de la unidad. La bomba de calor fabricada por ella puede ser de 3 a 4°C más baja que la temperatura de entrada, se redujo a aproximadamente 6°C, y el edificio se enfrió a través del fan coil en los siguientes 2 y 3 meses, la temperatura del agua subterránea bombeada; La entrada a la unidad de bomba de calor con fuente de agua básicamente aumentó 2 °C cada mes, es decir, 14 ℃, 16 ℃, pero la temperatura de salida de la unidad de bomba de calor permanece básicamente sin cambios. La temperatura del agua subterránea vuelve a su temperatura original de 14°C después de un descanso de 2 meses y cuando comienza el calentamiento, se completan los cambios cíclicos del año y se logra el objetivo de desarrollo sostenible de la energía geotérmica superficial.

4 La guinda del pastel es perforar un pozo geotérmico

Tras la "locura de las aguas termales" en la zona de Beijing-Tianjin en los últimos años, se utiliza agua geotérmica para operar agua caliente operaciones de ocio, atención médica, entretenimiento, turismo y conferencias de primavera como la guinda del pastel, FLTRP también consideró agregar proyectos de desarrollo de pozos geotérmicos al implementar la misión del proyecto de bomba de calor con fuente de agua. En el verano de 2003, FLTRP encargó al Instituto de Investigación de Ingeniería Geotérmica de Beijing la realización de un estudio de viabilidad sobre la perforación de pozos geotérmicos. El informe del estudio de viabilidad se completó en julio y se consideró que FLTRP tiene las condiciones para perforar un pozo geotérmico. FLTRP tomó una decisión rápida e inmediatamente organizó la construcción del pozo geotérmico. El equipo del pozo ingresó al sitio el 26 de septiembre y la construcción se completó el 6 de febrero del año siguiente. Se completó la perforación del pozo "Xingre-6". La longitud de perforación fue de 2.600 m, y la perforación real se perforó según lo diseñado. La Formación Tieling y la Formación Shuishizhuang de los sistemas Cuaternario, Terciario, Cámbrico y Jixiano se cubrieron con un espesor total de 1.747,5 m (aunque incluía parte del acuífero). Se bajó el revestimiento en secciones y se realizó la cementación con cemento, y finalmente se perforó el pozo abierto en el depósito térmico de dolomita silícea de la Formación Wumishan en el Sistema Jixian, y se completó el pozo en el pozo final de 2601,88 m. La temperatura del pozo fue de 51 °C y la producción de agua fue de 1979,42 m3/d.

La temperatura de este pozo geotérmico no es muy alta, por lo que es difícil usarlo para calefacción, y ya existe una bomba de calor con fuente de agua para calefacción. Por lo tanto, FLTRP usó este pozo para construir un sistema de calefacción. piscina de manantial, sauna y gimnasio, en conjunto con el proyecto de bomba de calor con fuente de agua, brinda un ambiente confortable en todas las estaciones de invierno y verano, así como servicios de ocio, entretenimiento y atención médica. Aunque se encuentra ubicado el Centro Internacional de Convenciones. en una ubicación relativamente remota fuera del Quinto Anillo de Circunvalación, continúa atrayendo a personas de todos los ámbitos de la vida. Por supuesto, también genera un flujo constante de dinero.

5 Conclusión

El proyecto de bomba de calor con fuente de agua del Centro Internacional de Conferencias FLTRP de Beijing ha generado sorpresas inesperadas para los desarrolladores.

(1) Después de tres veranos y dos inviernos de práctica, los efectos de enfriamiento y calentamiento de la energía geotérmica poco profunda son buenos y proporcionan un ambiente confortable que es fresco en verano y cálido en invierno.

(2) Cooperar con los servicios de ocio, entretenimiento y atención médica de aguas termales proporcionados por los pozos geotérmicos terminados para mejorar aún más la calidad y atraer a una gran cantidad de clientes durante todo el año, lo que generará enormes beneficios económicos.

(3) Los datos de monitoreo muestran que la temperatura subterránea puede variar una y otra vez durante la operación anual, cumpliendo con los requisitos para una utilización sostenible.