破解地温衰减难题:太阳雨青州艺术小镇打造全国首个“土壤热平衡型”清洁供热示范工程

入秋的青州,早晚寒意渐浓。但在青州市艺术小镇,14万平方米的建筑群内却温暖如春,2026采暖季供暖正式开始前的测试正在进行中。这里正在运行的,不是传统的燃煤锅炉,而是一套创新的“地源热泵+太阳能补热”复合清洁能源供热系统。2026年,这个已稳定运行四个供暖季的项目迎来关键升级——国内首个规模化“土壤热平衡型”清洁供热示范工程正式启用,为北方存量地源热泵项目破解地温衰减难题提供了可复制的“青州方案”。

困局:地温持续衰减威胁系统可持续性

时间回到五年前。青州市艺术小镇最初采用纯地源热泵系统供暖,钻井3000余口,设计供暖面积100万平方米。然而,经过四个采暖季的连续运行,系统暴露出严峻问题:地源侧取水温度从初始的15℃衰减至8.9℃,机组制热效率大幅下降;3000余口地埋单U管井群利用率严重失衡,仅1000口实际投入运行;更致命的是,系统缺乏反向补热机制,冬季取热、夏季冷堆积,地下温度场持续恶化,威胁整个系统的长效运行。

这在北方寒冷地区并非孤例。冬季低温加剧换热恶化,夏季冷负荷无法有效释放,导致土壤冷热失衡,地温逐年下降。许多早期建设的地源热泵项目面临同样的困境:要么性能衰减、运行成本飙升,要么被迫停运改造。如何破解这一行业共性难题?

破题:“冬补温、夏回灌”的双向动态调控

太阳雨集团给出的答案是:引入太阳能,基于太阳雨GAIA智慧能源管理系统,构建“冬补温、夏回灌”的双向动态调控策略。

冬季,当外界气温降至零下,太阳能集热系统开始工作。462组真空管集热器(总计23100支真空管),总集热面积达3880.8平方米,将免费太阳能转化为热能,通过容积式换热器耦合至地埋管侧水系统,提升地源热泵蒸发侧进水温度。数据显示,阳光充足时,进水温度最高可提升10℃,机组COP(能效比)提升至原值的120%。这意味着,在同等供热需求下,主机电耗显著降低,运行成本大幅下降。

夏季,角色反转。太阳能系统将多余热量通过地埋管回灌至地下,修复土壤温度场,缓解冷堆积,抑制地温衰减。年均提升地埋管出水温度约0.5℃,对应约20%的热补偿率。这种“跨季节蓄热+动态调荷”的运行模式,实现了土壤冷热负荷的动态平衡。

创新:存量项目高效轻量改造

与传统大规模新增钻井不同,该项目盘活现有1000口地埋井资源,无需新增钻井,属于存量项目的高效轻量改造。太阳能集热器安装在1#、2#、3#供热站房顶,充分利用建筑承重空间,分栋配置,结构安全可靠。依托物联网智能控制系统,实现冬夏工况自动切换、地温实时监测、负荷智能调节及远程故障预警,运维便捷高效。投资回收期合理,具备良好的经济可行性。相比纯地源热泵系统,运行成本显著下降,后期大修改造投入大幅减少。

意义:打造可复制的标准化改造样板

青州市艺术小镇项目的成功,不仅保障了14万平方米区域的清洁、稳定、低碳供暖,更重要的是,它成功破解了存量地源项目普遍存在的地温衰减难题,响应了山东省关于地源热泵可持续利用和绿色低碳发展的政策导向。

该项目全年总集热量达6329GJ,其中采暖季2167GJ用于提温增效,非采暖季4162GJ用于土壤热修复。尽管当前系统年热量补偿缺口仍有15426GJ,需增配4968平方米集热面积方可实现全年热量完全自平衡,但其技术路线已得到验证,实施模式具备高度可复制性。

作为全国首个规模化、系统化的“土壤热平衡型”清洁供热示范工程,青州项目为北方已建地源供热项目提供了标准化改造样板。其“地源热泵+太阳能补热+GAIA智慧能源管理系统”的清洁热力模式,兼具技术先进性、工程落地性与低碳可持续性,对推动清洁能源多能互补与地热资源永续利用具有重要引领价值。

在“双碳”目标背景下,如何让既有清洁能源设施发挥更大效能?青州的实践给出了答案:不是推倒重来,而是智慧升级;不是单一能源依赖,而是多能互补协同。这或许正是未来清洁供热的发展方向。

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