地源热泵如何助力温室大棚节能？看德州某农业产业园地热供暖项目

温室大棚燃气锅炉采暖运行成本高

本项目为德州市财金集团智慧农业产业园温室大棚地热供暖项目，项目位于德州市天衢新区崇德十二大道智慧农业产业园，建筑面积为25.4万m2，分为两个12.7万m2的温室大棚。该产业园投资4.73亿元，占地505亩，自2018年3月动工建设以来，已发展成为亚洲单体面积最大的文洛式智能玻璃温室。产业园于2019年9月20日顺利实现定植并投入运营，主要生产不同品种的番茄。

经过与温室大棚实际运行人员交流沟通，参考近两年大棚实际运行能耗数据，结合现有系统储热罐容量确定热负荷，初步估算项目热负荷约为26000kW。目前采暖热源为燃气锅炉，末端为DN50光管散热系统，年消耗热量25万GJ，燃气消耗量较大，运行成本高。

甲方要求替换系统需降低运行成本

番茄是一种偏好温暖环境的蔬菜，其最理想的生长温度范围为15至29℃，白天进行光合作用时，最适温度为24-26℃，而夜间则宜保持在13-15℃。原有燃气锅炉系统为25.4万平方米供暖大棚、配套办公区域及生产车间供暖，因燃气消耗量大，导致运营成本高昂。

替换系统要求供水温度达到80℃，回水温度在30-45℃之间，且整个厂区的室内末端设备均基于80℃高温设计。鉴于大棚全年无休地种植作物，末端系统不具备改造的条件。为了确保在极端寒冷天气下的供暖效能，系统额定供水温度必须维持在80℃，同时，在保证稳定供热的基础上，力求降低运行成本。

配置系统

项目采用10眼地热井（开采井4眼，回灌井6眼），1100RT定制高温65℃离心热泵机组*3台，680RT定制高温80℃螺杆式热泵机组*4台，潜水泵4台、循环泵16台，对已有25.4万㎡种植温室进行供热。

“中深层地热能”单井出水量100m3/h，水温52℃。设计地热开采井4眼，地热回灌井6眼，均采用定向成井工艺，有效保证了地热井合理间距，可有效预防地热尾水回灌过程中“热突破”现象发生。供热系统首次采用了“高温水源热泵”技术，该技术使清洁的地热资源得以充分、有效地利用，结合先进的智慧能源管控系统，实现了系统高温、高效、高度智能化的运行模式。

该系统具备约21712kW的总供热能力，精心设计了三级递进式加热模式：首先，种植温室内的低温回水通过一级井水直供换热器，温度提升至35-46℃；随后，进入定制的高温离心热泵机组，温度进一步提升至46-65℃；最后，经过下一级定制的高温螺杆式热泵机组，温度达到65-80℃。至此，80℃的热水被送入一次网，为种植温室提供稳定供热。智慧能源管控系统依据室外环境温度及种植温室的热需求，智能调节出水温度和流量，确保系统高效、节能、稳定运行。地热水在完成三级换热后，温度降至约17℃，并通过6口回灌井实现100%回灌至1200米深的新近纪馆陶组地层，实现了地热能的可持续开发利用，真正做到“取热不耗水”。

实际使用效果

末端系统沿用了荷兰文洛式大棚的标准散热方式——DN50光管散热系统，鉴于本项目专注于热源站改造，且末端系统不具备改造条件，因此未对末端系统进行任何改造或优化。

项目通过集成中深层地热资源、定制高温离心热泵及高温螺杆热泵机组，并引入能源站智慧管控系统，成功实现了80℃高温出水，有效满足了整个智慧农业产业园温室大棚及附属建筑的供热需求。经过一个供暖季的实际运行，该项目在一产季内实现了约1500万元的能源成本节约，预计投资回收期为3至4年。这一成就相当于每年减少了1.02万吨标准煤的使用，并减排了2.42万吨二氧化碳，为30万平方米的温室大棚提供了充足的热量，有力推动了“零碳产业园”的建设目标。

根据甲方提供的数据分析，热源系统经过改造后，能源成本显著降低，使得大棚的供热策略得以从原先燃气锅炉系统下的“满足番茄生长最低热需求”提升至“全力保障生产需求”。与改造前相比，改造后的能源站系统为作物提供了更为优越的供热环境和充足的热量。

产业园的种植技术人员反馈显示，经过一个供暖季的实际运行验证，热源系统成功抵御了20年一遇的极端天气挑战，大棚内番茄的产量相比往年同期增长了20%至30%。

该项目的成功实施，将有力推动德州市地热资源的规模化、集约化、多元化利用，树立地热利用示范标杆，为全省能源结构的调整优化以及绿色低碳高质量发展目标的实现贡献重要智慧和力量。