1.引言

　　進入21世紀，能源與環(huán)境問題成為人類迫切需要解決的大問題，它直接影響到全球生態(tài)平衡和人類的可持續(xù)發(fā)展。由于能源短缺以及傳統(tǒng)不可再生燃料使用所產(chǎn)生的嚴重環(huán)境污染問題，使人們探索諸如太陽能、生物質(zhì)能、風能、海洋能、氫能、核能等新能源的熱情不斷增加，地熱能作為一種具有廣闊開發(fā)前景的新能源也日益受到關注。我國是一個人口眾多、資源相對貧瘠的大國，地熱資源是可再生利用的清潔能源，既節(jié)約了寶貴的不可再生能源，又可改善環(huán)境取得生態(tài)效益及經(jīng)濟效益。

　　北京的地熱田屬于低溫熱儲，地熱水的溫度在25～90℃之間，地熱水中含有大量的熱能，通過地熱—熱泵系統(tǒng)將地熱用于供暖具有運行成本低、無污染的優(yōu)勢，并且符合“綠色奧運“的理念。目前北京市政府已把推廣地熱采暖列為治理首都城市污染的措施之一。

　　地熱資源要科學合理的使用才能保證資源的充分利用和其可再生性，本文主要針對北京某小區(qū)地熱-熱泵供暖自控系統(tǒng)進行分析，提出波動調(diào)節(jié)及預估控制，最大限度充分梯級利用地熱資源并保證尾水合理使用及回灌。

　　2.工程概述

　　該小區(qū)位于北京北部，建筑面積40萬平米，其中住宅34.6萬平米，配套用房5.5萬平米，是綠色奧運試點工程。小區(qū)共有五口1000米深地熱井，其中兩口抽水井，兩口回灌井以及一口備用井。出水溫度68℃，供水量為150噸/小時?？偣崃繛?5000KW，其中地熱供熱能力為4012KW，地熱-熱泵供熱能力為5988KW，其余由小區(qū)輔助熱源燃氣鍋爐提供。采用熱泵技術將地熱水梯級利用到18℃，提供小區(qū)供暖，尾水部分提供生活用水，部分排放到回灌井，最大限度的利用和保護地熱資源。

　　小區(qū)的供暖梯級利用分為三部分，分別為低區(qū)散熱器供暖、高區(qū)地板輻射供暖、低區(qū)地板輻射供暖。其中低區(qū)散熱器供暖來自于一級地熱以及輔助熱源，高區(qū)地板輻射供暖來自于二級地熱以及輔助熱源，低區(qū)地板輻射供暖來自于一級二級地熱尾水、熱泵提升以及輔助熱源。

　　3.地熱—熱泵供熱系統(tǒng)的控制方案

　　3.1控制的基本原則

　　由于系統(tǒng)比較復雜，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、合理、節(jié)能的運行，控制方案必須遵循如下原則：

　　3.1.1最大限度的利用地熱資源，盡量節(jié)約輔助加熱系統(tǒng)能量。

　　· 在最大負荷變小時，優(yōu)先減少輔助加熱量。

　　· 在負荷有很大減少后，逐級關停熱泵機組和地熱井。

　　· 在負荷較小時，關停了熱泵機組后，地熱井不能滿足供熱負荷需求時，再開啟輔助加熱系統(tǒng)。

　　3.1.2采用質(zhì)和量并調(diào)的調(diào)節(jié)方式。

　　3.1.3 多參數(shù)、多工況判斷切換不同的供暖工況。

　　3.1.4采用室外溫度補償動態(tài)負荷調(diào)節(jié)，供暖溫度再設定，既可保證住戶室溫的舒適性又可節(jié)省能源。

　　3.1.5采用模型預測控制及最小二乘優(yōu)化算法，考慮氣象預報、電價計費等因素，使得舒適度、運行成本兩方面都達到最優(yōu)化。

　　3.1.6供回水泵、井泵變頻控制，根據(jù)負荷及尾水排放條件對水泵進行變頻控制。

　　3.1.7分季節(jié)、分時間控制生活熱水系統(tǒng)，在保證不同負荷的用水量下，最大限度降低運行能耗。

　　3.1.8地熱井就地控制，監(jiān)控數(shù)據(jù)遠距離傳輸。

　　3.2供熱負荷調(diào)節(jié)與控制

　　根據(jù)各供暖區(qū)不同時間的熱負荷，實時計算實際的供暖量，與設定值進行比較，確定不同的調(diào)節(jié)方案。