国家能源局入编案例：中国西部科技创新港科教板块综合能源供应项目（上）

能源局入编案例

中国西部科技创新港科教板块综合能源供应项目（上）

一、项目基本情况

（一）项目概况

中国西部科技创新港由教育部和陕西省人民政府共同建设，是落实“一带一路”倡议、创新驱动发展战略、西部大开发战略的重要平台和载体。项目位于陕西省西咸新区沣西新城西部，占地面积5100亩，总建筑面积约360万㎡，其中一期科教板块占地面积1750亩，建筑面积165万㎡。中国西部科技创新港科教板块综合能源供应项目为中国西部科技创新港一期科教版块所有教学科研楼、学生宿舍、学生食堂等52个单体建筑提供供热、供冷以及生活热水的综合能源供应服务。区位及建筑外景见下图。

中国西部科技创新港科教板块综合能源供应项目是我国目前规模最大的中深层地热能无干扰清洁供热单体项目，总供能面积159万㎡，由陕西西咸新区沣西新城能源发展有限公司（以下简称“沣西能源”）投资建设，总投资7.2亿元。项目于2019年3月开工建设，2019年供暖季首次投入供暖。

本项目共建设六座分布式能源站，2500m深“取热不取水”的中深层地热能地埋管91个，能源站和中深层地热能地埋管均布置于中国西部科技创新港区域内建筑两侧绿地中，与“绿色校区”融为一体。项目配备智慧管控系统，可对站房内设备进行远程集中控制，并通过能耗分析系统及外界环境温度变化实时调整运行策略，保证系统安全、高效运行。能源站布置及站房内景如下图。

项目是典型的“地热能+”多能互补能源综合利用、多元供给示范工程，为加快陕西省乃至全国中深层地热资源综合、高效、可持续利用进程起到了良好的推广和示范作用。先后受到央视一套、《人民日报》、《参考消息》等近百余家媒体详细报道，相继接待全国各地党政机关、科研院所、企事业单位参观考察万余人次，受到社会各界的广泛关注与肯定。

据测算，该项目相较传统燃煤锅炉供热，一个供暖季（四个月）可代替标准煤2.5万t，减少CO2排放量约6.8万t，减少SO2排放量约216.2t，减少氮氧排放物约396.7t，减少粉尘排放量约244.1t，节能减排效益显著。

该项目是响应《关于促进地热能开发利用的指导意见》（国能新能〔2013〕48号）《地热能开发利用“十三五”规划》（发改能源〔2017〕158号）《关于发展地热能供热的实施意见》（陕建发〔2018〕2号）等文件精神，积极开发利用地热能，实现节能减排、治污降霾，落实碳达峰和碳中和目标的有力举措。项目先后受到央视一套、《人民日报》、《参考消息》等国内主流媒体详细报道，受到社会各界的广泛关注，相继接待全国各地党政机构、高校及科研院所、企事业单位参观考察数千余人次。

（二）申报主体概况

陕西西咸新区沣西新城能源发展有限公司成立于2014年6月，是沣西开发建设集团全资子公司，注册资本20亿元。按照新城和集团统一部署，主要发展能源板块业务，主营业务包括区域综合能源供应、健康建筑运营、能源金融和智能电网建设等。

在技术推广方面，公司累计推广应用清洁供能面积约2700㎡，建成面积约1100万㎡，探索形成了BOO、EPC及联合开发等多种模式。创新技术、模式也成功输出北京、河南等地。核心技术先后被国家发改委、工信部纳入《绿色技术推广目录（2020）》和《全国工业领域电力需求侧管理第四批参考产品（技术）目录》，在全国范围内鼓励推广应用。

在技术研发方面，公司承担多个省、市级科技研发项目，参与制定了全国首个中深层深埋管供热领域地方标准，主导制定了西咸新区技术导则。目前参编技术标准10项，累计授权专利61项，软件著作权15项。公司核心技术先后荣获“陕西省建设工程科学技术进步奖特等奖”和“中施企协工程建设科学技术进步奖一等奖”。相关技术成果先后经陕西省科学技术情报研究院、教育部科技查新工作站技术查新鉴定为国际先进水平。

发展至今，公司已成长为我省中深层地热供热技术应用规模最大企业，先后获评了“中国地热系统集成20强企业”和陕西省“零碳先锋”企业等荣誉，创新发展成效荣授省政府表彰为“十三五”节能减排工作先进企业。

（三）项目建设背景

1.环境背景

2012年以来，全国范围出现严重的雾霾污染，燃煤取暖导致我国北方冬春雾霾频发，成为困扰城市低碳、绿色发展的严峻环境问题，“铁腕治霾，保卫蓝天”已经成为一项重要的民生工程。目前，全国范围推行“锅炉替代”革命，大力推进“煤改气”工程，虽然在一定程度上缓解了由于燃煤锅炉使用造成的污染问题，但燃气锅炉使用成本相对较高，冬季用气高峰出现较大供需缺口，时常出现气荒气短，无法正常供暖等紧张局面，且天然气属于一次能源，虽然显著降低了工业烟（粉）尘排放量，但是对二氧化硫排放量和单位GDP能耗压减效应为负，在统计上并未产生显著的影响，达不到绿色发展指标。在“双碳”目标要求下，必须寻找新的可替代能源解决当前化石能源对环境污染的影响。

中深层地热能无干扰清洁供热技术的创新应用，转变了传统供热的发展方式，打破了传统集中供热的区域集中、能耗较高、污染较重、成本较高的结构。取热不取水、环境影响低、供热持续稳定等特征，打破了传统地热供热受地下水赋存、回灌等限制。“取热不取水”开发利用地热资源，为我国地热资源开发利用开辟了新路径，已经成为陕西、河南、河北等多个地区明确鼓励发展的技术路线。

2.政策背景

《“十四五”可再生能源发展规划》明确指出，要积极推进中深层地热能供暖制冷。结合资源情况和市场需求，在北方地区大力推进中深层地热能供暖，因地制宜选择“取热不耗水、完全同层回灌”或“密封式、井下换热”技术，最大程度减少对地下土壤、岩层和水体的干扰。探索新型管理技术和市场运营模式，鼓励采取地热区块整体开发方式，推广“地热能+”多能互补的供暖形式。

陕西省地热资源蕴藏丰富，尤其关中盆地区域地热地质条件优越，开发潜力巨大，同时也颁布了系列支持中深层地热能建筑供暖发展政策，为其规模化发展奠定了良好的政策条件和市场基础。

政策环境鼓励支持低碳绿色发展，本项目应用以中深层地热能无干扰地热供热技术为主的“地热能+”综合能源供应模式，符合政策导向，将为区域绿色低碳发展作出积极贡献。

3.技术背景

在碳达峰、碳中和目标下，国家大力倡导节能减排、推动绿色发展、建设美丽中国，中深层地热能无干扰清洁供热技术（又称“中深层地热能地埋管供热技术”）作为一种可再生能源利用技术，具有广阔的应用前景。该技术可在有效提取中深层高温地热能的同时，具有保护地下水、避免回灌等优点。此外，北方“煤改电”等清洁供暖方式的推广更使普通老百姓近距离接触到了中深层地热能无干扰清洁供热技术。大力发展中深层地热能无干扰清洁供热技术、提高热泵性能，是解决现有热能制取方式存在的能源利用效率低、能源消耗量大、环境污染严重等问题的有效措施，同时也是保障民生、促进社会可持续发展、建设美丽中国的重要任务。

中深层地热利用领域，国际上主要采用EGS增强型地热供热方式，即利用水力压裂技术在地下高温岩体内建造人工裂隙热储或者改善原有热储，从地表注入冷水流经裂缝网返回地表后其温度升高，利用闪蒸或双循环发电和供热。

追溯中深层地热能无干扰清洁供热技术的发展沿革，利用同轴深孔换热器提取深部岩土热量的概念首次于1994年由瑞士苏黎世联邦理工大学Rybach教授及德国卡尔斯鲁厄理工大学Kohl教授在文献中报道，之后欧美等国家对该概念有过个别工程尝试，但其初衷多是为了寻找水热型地热资源，钻完井之后发现是干孔，才尝试如此使用，绝大多数深孔换热器在短期运行一段时间后最终关闭，包括德国亚琛工业大学的实验井，2009年试运行，2011年关闭。国际上目前主要研究方向为中深层地热能无干扰换热器单管传热理论，是在浅层地热能地埋管传热理论研究的基础上进行深化。由于技术水平、使用理念、施工成本的不同，该原型概念在国外并没有得到重视，仅有个别实验井进行工程尝试，并未考虑与特制热泵机组联合使用为建筑供热，更无任何商业化应用案例。

在国内地热能供暖领域，由于水热型地热能供暖以及浅层地热能地埋管供暖概念提出较早且有一定的发展规模，目前已得到一定规模应用。随着生态环境保护工作的加强以及城镇化率提升伴随的城市建设空间压缩，水热型地热能抽取地下水带来的地质灾害风险以及浅层地热能地埋管供热占地面积较大且需进行冷热平衡的问题日渐凸显，技术发展受限。考虑到我国国情（建筑密度高、人员密度大、供热需求大），特别适合中深层地热能无干扰供热技术在建筑供热领域的应用。

2012年，陕西省工程技术和科研人员独立探索出使用同轴套管式深层地埋管换热器耦合特制地源热泵机组进行建筑供热的中深层地热能无干扰清洁供热技术，并成功完成商业化规模应用，尚属世界首次。该技术热源侧采用封闭式换热器，通过地埋管换热装置提取热能，无需提取地下水。且热源侧取热点较深，基本不受当地气候环境影响，可为热泵机组长期提供高品位的低温热源，保证系统稳定高效运行。2018年，陕西省西咸新区邀请了江亿、张国伟等5位院士、9位专家组织召开了该技术论证会，与会专家一致认为该技术具有取热持续稳定，地温恢复快、环境影响低的特点，适宜作为清洁供热热源，可为新型城镇化发展提供经验参考。

目前，我国地热能开发利用以浅层地热能、水热型地热和中深层地热能无干扰供热技术为主。陕西省地热工程应用，按照时间序列看，较早的是中深层地热水供暖（1997－2015年），其次是浅层地热能供热（2005－2013年），中深层无干扰供热（2015－2021年）。经过二十几年的发展，形成了三种技术并存的推广应用格局。根据水利部《关于黄河流域水资源超载地区暂停新增取水许可的通知》、陕西省水利厅《关于陕西省黄河流域水资源超载地区暂停新增取水许可的通知》要求，已暂停对部分地区水资源超载地区新增取水许可，水热型地热能供暖的发展受到一定程度制约。从浅层地热能供暖的各技术类型看，浅层地埋管地源热泵系统占地面积较大，无法大规模推广应用；且开发利用适合在冬季与夏季用能需求相近的地区，应用范围受限。地下水地源热泵系统类似水热型地热能供热系统需要抽取地下水，需解决100%同层回灌的难题；地表水地源热泵系统受地域和气候环境影响较大，不利于大规模推广使用。因此，中深层地热能无干扰清洁供热技术将成为未来实现对地热资源“低影响开发、高效率利用”的重要途径。

（四）项目区域地热赋存条件

西咸新区所处的关中盆地为断陷沉积盆地，地热资源丰富，地温梯度高，盆地地热资源总热量折合标准煤381亿t，其中埋深4km以浅的可利用热量相当于267亿t标准煤，地热资源潜力尤其巨大。但考虑到地区地质条件，地热能资源开发过程中仍要持续关注地质问题，防止出现活动断裂、地面沉降、地裂缝、滑坡灾害等地质问题。

1.区域地质条件

西咸新区地形平坦开阔，地貌类型简单，包括河谷地貌和黄土台塬两种地貌类型，各土层物理力学性质和承载力总体较好，场地工程地质条件良好，适宜工程开发建设。

西咸新区所处的渭河盆地位于中国陕西省中部，其北临鄂尔多斯断隆，南临秦岭断隆。根据微断块构造形态与新生代沉积特征，盆地可分为6个次级构造单元，分别为固市凹陷、蒲城凸起、西安凹陷、宝鸡凸起、咸礼凸起、临蓝凸起。区域内有2条活动断裂穿过，分别为渭河断裂和泾河断裂，其均为中晚更新世隐伏活动断裂，其中渭河断裂最大错距达16～24m。西咸新区王寺街道—斗门镇—义井乡—细柳镇一带存在隐伏发育地裂缝，同时考虑到新区地层结构为砂、粉土与粘性土互层，在地热能开发利用过程中应尽量避免抽取地热水，避免诱发地裂缝，减少未来可能对西咸新区交通、水利等重大工程建设及运行安全的影响。

西咸新区秦汉新城和空港新城地貌单元属黄土台塬，分布有大厚度的湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级（中等）。同时，泾河南岸和渭河北岸的黄土塬边滑坡崩塌灾害发育、地质灾害点40余处，因此在地热能开发利用实际工程施工过程中应做好工程施工安全评价，防止产生地质安全问题。

2.地热资源禀赋

根据沉积物特征，西咸新区所在地层由上至下可划分为第四系秦川组（Q2-4qc）、三门组（Q1s）、新近系张家坡组（N2z）、蓝田灞河组（N2l+b）、高陵群（N1gl）、古近系白鹿塬组（E3b）。所处位置有良好的地热地质条件，地热资源属于中低温传导型沉积盆地地热资源。

西咸新区地热储层主要为新生界热储层，盆地中间基底埋藏较深，南北两侧埋深较浅，新生界的埋藏条件中间地带优于南北两侧。西安凹陷中基底埋深最大，新生界热储层埋藏条件好。新区所处的西安凹陷新生界普遍较厚，一般为3000-5000m，最厚可达7000m以上。热储多赋存于河湖相或河流相沉积岩中，其岩性主要为泥岩、砂砾岩与砂岩互层，其中砂砾岩、砂岩的孔隙裂隙发育，为地热流体的运移及贮存提供了良好的空间。河湖沉积的泥岩结构致密，为地热起了保温盖层的作用。

渭河断凹大地热流平均值可达69.62mW/㎡，相比西北地区平均值（60.9±15.5mW/㎡）和全国平均值（60.4±12.3mW/㎡），西咸新区更是位于其中热流密度最高的西安凹陷和咸礼凸起等区域，属明显偏高异常区，大地热流条件优越，有利于地热资源的开发利用和恢复补充。

同时，西咸新区所处的关中盆地地壳厚度东薄西厚，水平距约60km地壳增厚1km，从东部陨西附近的40km埋深到西部拓石的48km，莫霍面埋深增加8km以上，从东至西，莫霍面埋深逐渐增加，上地幔提供的传导热流范围逐渐减小。纵向上，渭河盆地自新生代以来持续伸展拉张，由于断陷深，地幔上隆地壳减薄，逐渐形成了一条NEE（东北偏东）至NE（东北）走向南陡北缓的莫霍面（地温900~1000℃)隆起带，带内形成两个醒目的椭圆状隆起区，西安凹陷处莫霍面埋深约33km，地热资源形成条件优越。

（1）地层温度

渭河盆地平均地温梯度在3.5℃/100m左右，西安凹陷地温梯度最大，在周至－武功－西安一带普遍大于3℃/100m。其中在咸阳－西安一带，地温梯度大于3.5℃/100m，局部地区大于4℃/100m；在鄠邑区长安区一带地温梯度也相对较高，沿余下－铁炉子断裂地温梯度自西向东逐渐增大，在长安东大一带，地温梯度高达4℃/100m；地热资源丰富区主要分布在中部西安凹陷及东部固市凹陷。西安凹陷3000m深度地温普遍大于105℃,在咸阳－西安城区附近地温大于135℃。盆地4000m深度与3000m深度下分布特征基本一致，温度范围介于115~175℃,在西安－咸阳－长安东大一带，大于175℃。

（2）地层热导率

渭河盆地砂岩热导率基本在1.5～2.5W/（m·K）之间，根据实测岩石热导率分析结果及收集的岩石热导率数据，对热导率与深度关系进行分析表明，热导率有随深度增加而逐渐增大的趋势。因此深部热量可以更快地通过传导方式加热渭河盆地新生代热储层，为层状中—低温地热田的形成奠定了稳定的热源基础。

3.区域地热资源

地热资源量按《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-2010第C.2.2条文中规定的热储法计算评价地热资源量，包括地热流体静储量、地热资源热量。地热流体资源可采量采用类比法选用与本区热储结构相似的西安地热田相关参数进行类比计算。地热资源评价参数主要包括：热储面积，热储岩层厚度、孔隙度、温度，热储岩石、水的密度和比热等。对于西咸新区所在区域，第四系秦川组与三门组，主要由新生代沉积物组成，岩性主要为河湖沉积的泥岩，结构致密且厚度较大，层内热水温度较低、资源量较小，因此将其视为有保温作用的热储盖层。因而选择岩性主要为新生界砂岩、砂砾岩及泥岩互层的典型热储层新近系张家坡组、蓝田灞河组、高陵群、古近系白鹿塬组作为计算对象，其储层特征及计算参数取值。

同时，地热流体静储量和地热流体资源可采量可参考下列公式进行计算。

（1）热储地热流体静储量

式中：QL—热储孔隙中热水的静储量，m3；

A—热储面积，㎡；

φ—热储岩石的孔隙度，无量纲；

d—热储厚度，m。

计算结果如下：

（2）热储地热资源热量

式中：Q—热储中储存的热量，J；

Qr—岩石中储存的热量，J；

QL—热储孔隙中热水的静储量，m³；

Qw—水中储存的热量，J；

pr—热储岩石密度，kg/m³；

cr—热储岩石比热，J/kg·℃;

Pw—地热水密度，kg/m³；

Cw—水的比热，取4200J/（kg·℃);

tr—热储温度，℃;

to—基准温度，取15℃;

A—热储面积，㎡；

φ—热储岩石的孔隙度，无量纲；

d—热储厚度，m。

计算结果如下：

计算可得，地热资源热量储量为7.85×1019J。按照《地热资源评价方法及估算规程》DZ/T0331-2020规定，回收率以20%计算，技术储量为1.57×1019J，折合标准煤5.36亿t。

综合以上分析可得，西咸新区地热储量充沛，资源禀赋优异，新区内沣西、沣东、秦汉、空港、泾河五大区块均拥有可观的地热能开发利用潜力。大力发展地热能供热，契合西咸新区自然资源赋存特点，是践行绿色发展和生态文明建设的有效行动。

（五）中深层地热能无干扰清洁供热技术及优势

中深层地热能地埋管供热技术（又称“中深层地热能无干扰清洁供热技术”）是通过钻机向地下2～3km深处的地层钻孔，在钻孔中安装封闭的金属同轴套管换热器，通过换热器内介质的循环流动，将地下深处的热能导出，并通过地上高效热泵机组等设备向建筑物供热。

该技术取热不取水、取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低，具有分布式、无干扰、效果好、零排放、能效高、无衰减的优势，具体表现在：

一是系统集成度高。相比于浅层地源热泵、燃煤、燃气集中供热，具有普遍适用、绿色环保、保护水资源、高效节能、系统寿命长、安全可靠、运行成本低等优势。地下换热孔位布置灵活，不受场地限制；地上换热机房10万㎡住宅仅占地约100～150㎡。地下密闭换热系统、地上高温热泵和智慧管控系统的高效集成应用，智能化的运维管理模式可靠性高，操作简便。

二是灵活、普遍适用性强。相比传统集中供热供暖，中深层地热能无干扰清洁供热系统属于典型分布式能源系统，一是可就地建设于建筑周边，不受集中供热管网敷设影响；二是系统运行时间灵活，可根据业主需求提前或延长供暖期，不受集中供热热源厂调试、大规模管网冲洗影响。在普遍适用性方面，地下换热系统不抽取地下热水，不受水热型地热开发受地下水赋存条件、回灌等影响，普遍适用性更强。

三是环保效益明显。替代燃煤、燃气供热，实现二氧化碳“零排放”，无废气、废液、废渣，治污减霾成效显著。据测算，以2000万㎡建筑为例，一个供暖季（四个月）相比燃煤锅炉供热，可代替标准煤约32万t，减少CO2排放量约86万t，减少SO2排放量约2720t，减少氮氧排放物约4990t，减少粉尘排放量约3070t。

五是供热持续稳定。以西咸新区首个中深层地热无干扰供热项目为例，连续七年运行室内温度稳定保持在20℃以上。经过清华大学江亿院士团队连续三年的跟踪监测，其系统运行稳定，换热孔供热量大，热源供给持续充足。

六是推广应用可靠。2018年1月，西咸新区沣西新城邀请江亿、张国伟等5位院士、9位国内顶级专家教授组织召开了“中深层地热能无干扰清洁供热技术论证会”。通过审阅资料、听取汇报、研究讨论，专家一致认为该技术“取热不取水”，具有取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低的特点，适宜作为建筑清洁供热的热源。其比传统浅层地源热泵技术节能30%以上，有很好的经济、社会、环境效益，大规模应用后具有对电网调峰的可行性，可为我国新型城镇化科学发展积累了经验。

（六）“地热能+”系统及优势

“地热能+”多能互补综合能源供应系统是在中深层地热能地埋管供热技术的基础上，为满足高端品质住宅、公共建筑等项目冷、热和生活热水等多种能源同时供应需求，创新形成的一种清洁、低碳、灵活、可靠的综合供能系统。该系统以中深层地热能地埋管供热系统为主要冷热源，以燃气锅炉、空气源热泵、污水源热泵及储能等技术系统为补充或调峰，搭配高智能化智慧管控系统，最终实现建筑物冷、热（生活热水）等的多元综合供应、集中智慧管理。其优势体现在：

一是实现了清洁能源综合利用，大幅提高了能源利用效率，降低了建筑能耗；二是在项目报建审批、建设管理、运营管理等环节由供能企业统一实施，利于当地优化营商环境；三是以“一套系统实现供冷供热”，由专业能源企业提供能源供应，直接减少业主及开发商对用户侧的设备和人员投入、管理；四是分布式供能系统无长距离输送管网，系统启动、调节、运行灵活，可根据业主需求提前开始或延长供能期；五是打破了传统供热行业由集中供热公司将热源送入各项目换热站，再由项目物业自主运维服务模式，由专业能源企业“管理服务到末端”，解决专业问题，避免了遇到物业难以解决再转至热力公司解决的“实际难题”。

二、技术路线及工艺流程

（一）负荷情况

本项目共建设6个能源站，布置于交大创新港科教板块两侧绿楔中。其中冷源由中深层地源热泵机组搭配冷却塔与离心冷水机进行联合供冷；热源以中深层地热能为主，燃气锅炉调峰。地上建筑：高低压配电室6个，公共服务用房215㎡；地下建筑：设备用房7655.95㎡。围绕能源站布置取热孔91口，孔深2500m。

1.工艺设计方案

根据创新港建筑规划及各种能源的经济技术特点，本项目为创新港提出了一种多能互补的供冷、供热能源配置方案：

冷源由中深层地源热泵机组搭配冷却塔与离心冷水机进行联合供冷；热源以中深层地热能为主，燃气锅炉调峰。

该方案设置六座能源站，站内设置干热岩机组，冷却塔、循环泵、补水及软水、常压燃气锅炉等设备。

优先使用低能耗能源，如中深层地热系统制冷供热，配合使用常规制冷制热方式进行极端情况下的能源补充（西咸地区地热资源丰富，充分利用地热资源，中深层地热供热系统的使用将显著提高系统的节能效果）。

本方案设燃气锅炉进行供热调峰使用，其中燃气锅炉供热量23.1MW，占总热量26.5%。该供热配置方案能够降低设备初投资，在交大创新港科教板块供热负荷为设计最大负荷的77%以下时，优先使用清洁地热能的热泵机组进行供暖，当热泵机组无法满足供热需求时，开启锅炉进行供暖、调峰。

2.技术方案

本项目根据中国西部科技创新港建筑规划及各种能源的经济技术特点，为中国西部科技创新港科教板块提出了一种多能互补的供冷、供热能源配置方案。

本工程设计供暖供回水温度50℃/40℃,中深层地热热泵的出水温度为50℃,采用直供的方式。供暖建筑不分区。能源站房设计压力取1.6MPa。

空调制冷供回水温度5℃/13℃,冷源由中深层地源热泵机组搭配冷却塔与离心冷水机进行联合供冷。

宿舍的生活热水设计为60℃,采用常压燃气锅炉供给60℃热水。

本项目热源以中深层地热能为主，燃气锅炉调峰。

本项目室外管网采用两管制，冬季供暖和夏季供冷共用供回水管道，生活热水管道与供暖管道分开敷设直供至各单体建筑，设计压力1.6MPa，采用直埋的敷设方式。

1#能源站位于创新港C3-05地块，北临学森三路，西临梧桐东路，南临学镇环路，东临竹园东路。规划用地性质均为校园绿地。

2#能源站位于创新港C3-08地块，北临学森二路，西临果毅东路，南临学镇环路，东临梧桐西路。规划用地性质均为社会停车场用地。

3#能源站位于创新港C2-05地块，北临学森一路，西临果毅东路，南临彭康路，东临梧桐西路。规划用地性质均为校园绿地。

4#能源站位于创新港C1-09地块，北临临渭路，西临力行路，南临学苑北路，东临梧桐西路。规划用地性质均为校园绿地。

5#能源站位于创新港C1-01地块，北临临渭路，西临梧桐东路，南临学苑北路，东临励志西路。规划用地性质均为校园绿地。

6#能源站位于创新港C2-01地块，北临学森一路，西临梧桐东路，南临彭康路，东临竹园西路。规划用地性质均为校园绿地。

其中，1#能源站的供能区域主要为1#楼、2#楼、9#楼，总供冷负荷为28.2MW，总供暖负荷为17.44MW。

2#能源站的供能区域主要为3#楼、15#楼供冷及供暖，为宿舍A区供暖及供生活热水，总供冷负荷为12.48MW，总供暖负荷为10.64MW，总供生活热水负荷3.04MW。

3#能源站的供能区域主要为5#楼、6#楼、7#楼以及8#楼供冷及供暖，总供冷负荷为13.24MW，总供暖负荷为6.96MW。

4#能源站的供能区域主要为4#楼和16#楼供冷及供暖，为宿舍B区供暖及供生活热水，总供冷负荷为15.88MW，总供暖负荷为12.95MW，总供生活热水负荷3.49MW。

5#能源站的供能区域主要为17#楼、20~21#楼和22#楼供冷及供暖，为宿舍C区供暖及生活热水，总供冷负荷为15.38MW，总供热负荷为14.83MW，总供生活热水负荷3.49MW。

6#能源站的供能区域主要为18#楼、19#楼供冷及供暖，总供冷负荷为16.5MW，总供热负荷为12.87MW。

（二）技术路线

中深层地热能地埋管供热技术（又称“中深层地热能无干扰清洁供热技术”）是通过钻机向地下2～3km深处的地层钻孔，在钻孔中安装封闭的金属同轴套管换热器，通过换热器内介质的循环流动，将地下深处的热能导出，并通过地上高效热泵机组等设备向建筑物供热。

该项目是典型的“地热能+”多能互补能源综合利用、多元供给示范工程，“地热能+”多能互补综合能源供应系统是在中深层地热能地埋管供热技术的基础上，为满足高端品质住宅、公共建筑等项目冷、热和生活热水等多种能源同时供应需求，创新形成的一种清洁、低碳、灵活、可靠的综合供能系统。该系统以中深层地热能地埋管供热系统为主要冷热源，以燃气锅炉、空气源热泵、污水源热泵及储能等技术系统为补充或调峰，搭配高智能化智慧管控系统，最终实现建筑物冷、热（生活热水）等的多元综合供应、集中智慧管理。其优势体现在：

一是实现了清洁能源综合利用，大幅提高了能源利用效率，降低了建筑能耗；二是在项目报建审批、建设管理、运营管理等环节由供能企业统一实施，利于当地优化营商环境；三是以“一套系统实现供冷供热”，由专业能源企业提供能源供应，直接减少业主及开发商对用户侧的设备和人员投入、管理；四是分布式供能系统无长距离输送管网，系统启动、调节、运行灵活，可根据业主需求提前开始或延长供能期；五是打破了传统供热行业由集中供热公司将热源送入各项目换热站，再由项目物业自主运维服务模式，由专业能源企业“管理服务到末端”，解决专业问题，避免了遇到物业难以解决再转至热力公司解决的“实际难题”。

（三）系统配置

1.设备选型原则

以建设“技术先进”为目标，设备选型应统筹兼顾以下原则：a.所选购的设备与本项目需求相适应。

b.技术上先进，在满足需要的前提下，要求其性能指标保持先进水平。

c.经济上合理，要求设备价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且回收期较短。

d.考虑设备的可靠性和维修性、设备的安全性和操作性，选用运行效益高、节约

能源、环保无污染的设备。2.制冷、制热负荷

a.制冷供暖负荷

本项目供冷总面积为125.39万㎡，总供冷负荷为101.68MW，面积冷负荷81.09W/㎡。供热总面积为158.49万㎡，总供暖负荷75.69MW，面积热负荷47.76W/㎡。

b.生活热水

学生宿舍A区建筑面积约9.9万㎡，生活热水热负荷约3.04MW；学生宿舍B区建筑面积约11.6万㎡，生活热水热负荷约3.49WM；学生宿舍C区建筑面积约11.6万㎡，生活热水热负荷约3.49MW；总生活热水负荷10.02MW。

综上所述，本项目夏季制冷冷负荷101.68MW，冬季供暖热负荷为75.69MW，生活热水热负荷10.02MW。

3.设备选择

本工程建设能源站6个，能源站布置于科教板块两侧绿楔中为地下建筑，1、2号站房位于地下一层，为之服务的变配电室位于地上一层，变配电室的旁边作为公厕或绿化区的管理用房。3、4、5、6站房热泵机房位于地下二层、为之服务的变配电室位于地下一层。共设计中深层地热地埋管91个，分别围绕各能源站布置。

负荷容量：28.2MW/17.44MW（供冷/供热量），其中三台4.2MW的常压燃气锅炉分别负责1#站、5#站、6#站的供暖负荷。

2#能源站设于停车场西侧，供能范围：3#楼、15#楼、宿舍A区。

负荷容量：12.48MW/10.64MW+3.04MW（供冷/供热量），其中两台4.2MW和一台2.1MW的常压燃气锅炉负责宿舍A区3.04MW的生活热水负荷以及2#站、3#站、4#站的供暖负荷。

主要设备如下：

3#能源站供能范围：涵盖5#楼、6#楼、7#楼、8#楼。

负荷容量：13.24MW/6.96MW（供冷/供热量）

主要设备如下：

4#能源站供能范围：涵盖4#楼、16#楼、宿舍B区。

负荷容量：15.88MW/12.95MW+3.49MW（供冷/供热量）主要设备如下：

5#能源站供热范围：涵盖17#楼、20、21#楼、22#楼、宿舍C区。

负荷容量：15.38MW/14.83MW+3.49MW（供冷/供热量）

主要设备如下：

6#能源站供能范围：涵盖18#楼、19#楼。

负荷容量：16.5MW/12.87MW（供冷/供热量）

主要设备如下：

4.建筑方案

（1）设计依据及设计条件

本工程设计所采用的设计规范、规程：

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《地下工程防水技术规范》GB50108-2008

《建筑工程设计文件编制深度规定》（2008年版）

《建筑设计防火规范》GB50016-2014

《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2001

（2）自然条件

1）设计基本风压按50年基准期取值为0.35kN/㎡，地面粗糙度B类。

风载体型系数、风压高度变化系数等均按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012选用。

2）五十年一遇基本雪压为0.25kN/㎡。

3）根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，地震基本烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，建筑场地类别为Ⅱ类。

4）由于暂无勘测资料，地基处理采用灰土换填，承载力特征值为200kPa。

（3）建筑分类等级

1）根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008的规定，本工程为标准设防类建筑；

2）根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001，本工程建筑结构的安全等级为二级；

3）根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，本工程地基基础设计等级为丙级；

4）本工程结构的设计使用年限为50年；

5）根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014，本工程结构耐火等级为三级。

（4）项目建设内容及要求

建设6座能源站，布置于科教板块两侧绿楔中。由管理设备用房、变配电室及公共服务用房等组成。

6个高低压配电室及公共服务用房，均为框架结构。各建筑均体量不大，分散在各能源站附近，立面造型与各小区建筑风格相一致，按城市小品设计，平屋顶或坡屋顶与不同材质、不同颜色的墙体辉映，活泼生动，为城市小区景观增加点缀。

设备用房框架结构，钢筋混凝土屋面，与高低压配电室屋融为一体；平面和立体布局上，功能分区明确，互不干扰；建筑除满足通用性温湿度、通风、消防、防盗安保要求外，还要满足各功能区的特殊要求。

5.结构设计

（1）地基基础设计

基础采用柱下独立基础形式。

（2）主要结构材料选用：

1）混凝土：

结构构件混凝土强度等级：框架柱、梁、板：C30~C40；柱下独立基础：C30~C40；

2）钢筋：

采用符合抗震性能指标的HPB300、HRB400钢筋；

3）钢板和型钢：采用Q345B或Q235B钢材；

4）焊条：采用E43、E50、E55型（用于钢筋连接）。

（3）热力网形式

本项目热水供热管网采用闭式双管制，同开式系统相比较，闭式系统中热水作为供热介质不被取出，管网补水量很小，可以减少水处理费用和水处理设备投资。热力管网采用支状布置，经济性较好。

6.热力管网设计

（1）管网布置方案

1）热网走向确定原则

①热网走向尽可能靠近热负荷密集区，并结合道路和城市其它管网的分布等具体情况，按市政建设的有关规定和规划部门的统筹安排，确定管网的敷设路线；

②热网的布置力求短直，平行于道路，靠近人行道或慢车道，减少对路面和绿化带的破坏，并尽量减少动迁量。

③管网尽可能敷设在地势平坦、土质好、地下水位低的地区。

④管网设计一次到位，按负荷的发展情况，有组织、有计划、有重点，分期、分步实施。主干管网之间，尽可能实现连通，条件成熟时考虑与相邻供热区域的热水网实现联网运行，以提高热网运行的安全可靠性。

2）热网走向

供热管网的具体走向一般依据热负荷分布情况、现状及规划道路情况、地下市政设施等情况综合考虑确定。

根据用户冷热负荷需求，本工程能源站设计冷负荷供回水温度5℃/13℃,供暖热负荷供回水温度40℃/50℃,生活热水负荷供水温度为65℃。供冷和供热管道采用二管制布置，冷、热水管道共用管道，供回水管道各一根。根据冷热负荷需求，本阶段设计负荷下冷热水流速分别取为1.5～2m/s。

冷热水管道从1#能源站引出后，向西再向北沿道路敷设，依次到达1号楼、2号楼、9号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。生活热水管道从1#能源站引出后，向西再向北沿道路敷设一直到达宿舍C区各楼宇，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

冷热水管道从2#能源站引出后，向东以及向北沿道路敷设，依次到达15号楼、宿舍A区、3号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。生活热水管道从1#能源站引出后，向东沿道路敷设到达宿舍A区各楼宇，向北沿道路敷设一直到达宿舍B区各楼宇，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

冷热水管道从3#能源站引出后，向东以及向南沿道路敷设，依次到达5号楼、6号楼和8号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

冷热水管道从4#能源站引出后，向东沿道路敷设，依次到达宿舍B区、16号楼和4号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

冷热水管道从5#能源站引出后，向西沿道路敷设，依次到达宿舍C区，向东沿道路敷设，依次到达17号楼、20号楼、21号楼、22号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

冷热水管道从6#能源站引出后，向东沿道路敷设，依次到达18号楼、19号楼，管道采用埋地钢塑复合保温钢管埋地敷设。

各能源站冷热水管道均敷设至各楼宇计量间外一米，管道采用埋地钢塑复合保温钢管。管道埋地敷设深度要求符合《城镇供热直埋热水管道技术规程》（CJJ/T81-2013）

要求。

本工程在用户侧分别设置计量站，计量站主要由能量计、调节阀组、过滤器和静态平衡阀组组成。在用户侧分别设置就地PLC控制系统采集就地设备信号，用户侧热负荷参数（温度、压力、流量）及阀门信号等参数能够传输到能源站集中控制室进行监控。

（2）管道敷设方式

本工程采用无补偿直埋（敞槽预热与一次性补偿器相接合），其主要技术要点如下：

采用预热与一次性补偿器相接合的敷设方式，只需根据实际情况在变径管、敷设方式改变的分界处考虑设置固定墩，其余部位均为自然锚固。

①为保证直埋管的适宜摩擦条件及良好的渗透排水，在直埋管道的周围只允许填砂。

②对直埋管道产生侧向变形较大的区域，如弯头、三通等处，为其在压实的回填土内可以移动，需在设计时加设泡沫垫，降低该处的管道应力。

③DN≥500的管道，其弯头及三通的壁厚应比直管加大一级，三通是应力比较集中的地方，为防止循环疲劳破坏，采用Z型或平行分支引出，以利补偿。

④当采用覆土预热时，为减少土壤摩擦力对管道热伸长的影响，要求在保温管的外壳上缠绕0.4～0.7mm厚的聚乙烯塑料薄膜。

⑤敞槽预热时，为防止管道有被折弯的危险，每隔保温管外径10倍距离设回填砂支撑，虚拟固定点处及管道转弯处受力侧，需在预热前先回填。

⑥本工程采用电预热的方法，在需预热的管道两侧装置电预热设备对管道进行预热，该方法升温快，且无耗水量，在我院以往设计的工程中得到应用，效果良好。

（3）管道保温及防腐

本工程外网管道全部采用预制直埋保温管，直埋保温管的性能符合国家行业标准，为满足本工程采用直埋敷设的要求，管道保温前，进行抛丸除锈处理，增加钢管的外表面积和屈服强度，聚乙烯外套管内壁，进行电晕处理，以增强保温材料发泡的粘结强度。以保证预制保温管三位一体的剪切强度（轴向≥120kPa，切向≥200kPa）。用专用发泡机进行发泡，保证保温材料的密度、闭孔率和管道的同心度。

热力站室内的管道，保温前先清除管道表面的铁锈及油污等，然后刷二道防锈漆（铁红环氧底漆或铁红酚醛防锈漆）。防腐处理完毕后再做保温，保温材料采用岩棉，外护层为镀锌铁皮，外表面刷色环。

7.给排水设计方案

（1）补给水系统

补给水水源和水量本项目补充水量主要包括供暖期补充水、供冷期补充水等，补水水源全部采用市政自来水给水管道。能源站消防依靠附近的市政消防管网。能源站自来水接口边界暂定厂墙外1m。自来水水质满足生活《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的要求。

补给水管：能源站外设有市政自来水管线，能源站通过1根自来水母管接入自来水管网。自来水接入能源站后作为供冷却塔循环水补水用水。能源站自来水取水母管从市政管网接出后设置阀门和水表，能源站内供水管道将自来水供至生产用水点。循环水供水管接至每台冷却塔的补水口，并在每台冷塔补水管道处设置手动阀门。

（2）排水系统

能源站内生产废水主要为冷却塔循环水排污水，冷却塔循环水排污水管道设置在室外。排污水水质除含盐量和浊度稍高外，无其他污染物。制冷机冷却塔设置在能源站室外，能源站室外场地内设有雨水排放系统，设计将冷却塔处的循环水排污水经管道收集后排放至雨水管网，最终排至市政雨水管网。

废水具体排水措施严格按照当地环保部门要求无害化处理。

8.通风设计

（1）设备用房均采用机械排风与自然通风结合的方式。

（2）变、配电室设有机械排风兼火灾后排废气系统，并相应设有机械进风系统。送、排风机设室内外开关。

9.电气设计方案

（1）设计依据：

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008；

《建筑设计防火规范》GB50016-2014；

《建筑照明设计标准》GB50034-2013；

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；

《供配电系统设计规范》GB50052-2009；

《低压配电设计规范》GB50054-2011；

《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013；

《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014；

《锅炉房设计规范》GB50041-2008；

（2）系统分类：

1）高低压供配电系统

2）照明动力配电系统

3）接地系统

（3）供配电设计

1）负荷级别：根据本工程建筑性质及用电设备要求确定负荷等级为三级负荷设计负荷计算：

1#能源站：

供电电源：

电源采用一路10kV电源供电，低压用电设备总容量约为3004kW，拟设置3台干式变压器（3×1250kVA）为本站的低压设备供电，变压器负载率小于85％。

压缩离心机组5x601kW采用10kV高压电源供电，1号站用电容量约为7500kVA，变配电室设置11台标准高压柜，其中包括进线、计量、互感器柜、出线柜等。

10kV电源电缆引自6号能源站的环网出线柜，电源采用YJV22-10kV-3X300-FC，

电缆室外埋深-0.8m。

2#能源站：

供电电源：

电源采用一路10kV电源供电，低压用电设备总容量约为1611kW，拟设置2台干式变压器（2×1250kVA）为本站的低压设备供电，变压器负载率小于85%。

压缩离心机组2×530kW采用10kV高压电源供电，2号站用电容量约为3300kVA，变配电室设置7台标准高压柜，其中包括进线，计量，互感器柜出线柜等。

10kV电源电缆引自4号能源站的环网出线柜，电源采用YJV22-10kV-3X185-FC，电缆室外埋深-0.8m。