地熱行業(yè)設備運維標準化體系與第三方托管運維模式發(fā)展研究

摘要

現(xiàn)階段國內地熱項目運維模式主要分為業(yè)主自主運維、設備廠家短期售后運維兩類，行業(yè)缺乏統(tǒng)一、規(guī)范化的地熱運維流程與質量評判標準；中小型地熱供暖項目運維人員專業(yè)技術水平參差不齊，難以完成井筒內窺檢測、地層監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、回灌系統(tǒng)養(yǎng)護等專業(yè)化運維工作；大型地熱項目自建運維班組則面臨人力成本常年居高不下、設備維保配件儲備冗余浪費的問題。大量地熱項目因運維工作不規(guī)范、維保不到位，運行數(shù)年之后陸續(xù)出現(xiàn)地熱井筒腐蝕破損、濾水管泥沙堵塞、地層熱失衡、熱泵機組能效逐年衰減、回灌系統(tǒng)失效等重大病害，大幅縮短地熱設施使用壽命。本文結合全國大量地熱供暖項目多年運維實踐案例，從地熱井筒定期內窺健康檢測、地層水文常態(tài)化監(jiān)測分析、熱泵機組周期性分級維保、回灌系統(tǒng)疏通養(yǎng)護、計量儀表年度校準檢定五大核心維度，構建一套完整可落地的地熱設備全流程標準化運維體系；同時提出區(qū)域性第三方集約化托管運維商業(yè)模式，由專業(yè)化運維企業(yè)統(tǒng)籌片區(qū)內多個地熱項目，統(tǒng)一配備井下成像檢測設備、地層監(jiān)測儀器、維保備品配件庫、專業(yè)運維技術團隊，實現(xiàn)片區(qū)地熱項目集中式標準化運維。本文分別從運維制度標準化、商業(yè)運維模式兩個層面解決地熱行業(yè)運維亂象，推動地熱井筒、換熱機組、回灌系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效運行，保障地熱資源可持續(xù)開采，助力地熱行業(yè)規(guī)?；哔|量長遠發(fā)展。

關鍵詞：地熱運維標準化；井筒內窺檢測；第三方托管運維；集約化運維；地熱長效運營；行業(yè)運維體系

一、引言

我國地熱清潔供暖產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年快速發(fā)展，在華北、西北多個縣域形成規(guī)模化地熱供暖片區(qū)，地熱井、換熱機組、回灌管網(wǎng)、監(jiān)測計量設備等基礎設施體量龐大。但地熱行業(yè)重前期項目建設、輕視后期長效運維的現(xiàn)象普遍存在，行業(yè)尚未形成統(tǒng)一的運維標準體系，不同項目運維流程、維保周期、病害處置方式差異極大。

業(yè)主自主運維模式常見于中小型縣域地熱小區(qū)，物業(yè)運維人員缺乏地熱井筒腐蝕識別、地層水位水溫數(shù)據(jù)分析、回灌堵塞疏通等專業(yè)知識，僅能完成熱泵機組基礎啟停操作，對于井筒內部緩慢腐蝕、濾水管逐年淤積堵塞、地層溫度緩慢衰減等隱蔽性病害無法早期識別，往往等到地熱井出水流量大幅下降、供暖能力癱瘓后才開展應急搶修，此時病害已經(jīng)不可逆，維修改造成本高。

設備廠家短期售后運維模式存在服務時效短板，廠家售后團隊覆蓋范圍有限，設備質保期結束后不再提供常態(tài)化運維服務；不同設備廠家運維流程各不相同，多個品牌設備共存的地熱園區(qū)無法形成統(tǒng)一運維方案。大型地熱項目自建運維班組，需要常年配備多名運維技術人員，儲備各類機組、儀表備品備件，人力與備品庫存成本常年固定支出，項目淡季時運維人員與配件資源閑置浪費，運維經(jīng)濟性較差。

運維體系缺失、運維模式落后已經(jīng)成為制約地熱行業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展的重要短板。建立統(tǒng)一標準化運維流程，配套區(qū)域性第三方集約化托管運維商業(yè)模式，能夠系統(tǒng)性提升地熱項目運維質量，降低整體運維成本，保障地熱設施全生命周期穩(wěn)定運行。

二、地熱項目運維現(xiàn)存典型亂象

第一，運維流程無標準。地熱井筒內窺檢測、地層監(jiān)測、機組維保沒有強制周期性要求，部分地熱井十幾年從未開展井筒內部檢測，腐蝕隱患不斷積累。

第二，運維人員專業(yè)性不足。自主運維人員無法解讀地層水位、溫度時序監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法預判地層熱失衡趨勢，不能及時優(yōu)化地熱井取熱回灌策略。

第三，回灌系統(tǒng)養(yǎng)護被忽視。運維重心只放在供暖機組上，回灌管路泥沙、氣體堵塞長期無人疏通，回灌率逐年下降，引發(fā)地層水位沉降。

第四，計量儀表長期不校準。水資源稅計量流量計、地層監(jiān)測傳感器常年運行不做精度檢定，儀表漂移失真，計量與監(jiān)測數(shù)據(jù)失去參考價值。

第五，運維資源無法共享。各個地熱項目備品備件單獨儲備、運維班組單獨設立，資源重復投入，行業(yè)運維整體成本居高不下。

三、地熱設備全流程標準化運維體系構建

圍繞地熱系統(tǒng)五大核心設施，制定分級周期性標準化運維流程，分為日常巡檢、季度維保、年度深度維保三級運維制度。

1.地熱井筒運維標準化：每1~2個供暖季利用井下高清成像設備開展井筒全域內窺檢測，記錄井筒內壁腐蝕點位、濾水管堵塞情況，建立井筒腐蝕檔案；對微小腐蝕點位制定防腐修復方案，提前干預；根據(jù)成像結果判斷濾水管淤積程度，定期開展濾水管沖洗疏通作業(yè)，避免井筒出水衰減。

2.地層水文監(jiān)測運維標準化：7×24小時不間斷采集地層水位、水溫時序數(shù)據(jù)，每季度開展數(shù)據(jù)分析，研判地層溫度、水位變化趨勢，動態(tài)調整地熱井取熱流量、回灌流量，維持地熱儲層水文熱平衡，杜絕儲層衰竭。

3.熱泵換熱機組分級維保：日常巡檢機組運行噪音、震動、進出口溫度壓力；季度清理換熱器板結水垢、檢查變頻電控系統(tǒng)；年度拆解檢修機組軸承、密封件、循環(huán)水泵，更換老化易損件，保障機組長期高能效運行。

4.回灌系統(tǒng)養(yǎng)護標準化：每季度排查回灌管路壓力、排氣裝置，定期排出管路內部積氣，每年對回灌主管路做通管疏通，保障地熱尾水等量回灌至地下含水層，維持地層水位穩(wěn)定。

5.計量監(jiān)測儀表標準化運維：每年聯(lián)合計量檢定機構對水資源稅流量計、地層溫度水位傳感器開展精度校準檢定，確保計量、監(jiān)測數(shù)據(jù)精準有效，滿足水務監(jiān)管與運維分析雙重需求。

整套標準化運維體系明確了不同設施的維保周期、檢測內容、病害處置規(guī)范、運維臺賬存檔要求，無論運維主體是業(yè)主還是第三方機構，都可以按照統(tǒng)一完成規(guī)范化運維工作。

四、區(qū)域性第三方集約化托管運維商業(yè)模式

第三方托管運維企業(yè)在一個地級市或縣域地熱片區(qū)設立運維服務中心，組建專業(yè)化運維技術團隊，統(tǒng)一采購儲備各類主流品牌熱泵機組、監(jiān)測儀表、井下設備備品配件，配備井下成像絞車、管路疏通設備、儀表校準工具等大型運維裝備，為片區(qū)內多個地熱供暖小區(qū)、產(chǎn)業(yè)園地熱項目打包提供全年標準化運維托管服務。

該模式具備多重優(yōu)勢：第一，運維團隊專業(yè)度高，熟練掌握井筒內窺檢測、地層數(shù)據(jù)分析、回灌疏通等全套專業(yè)化運維技術；第二，備品配件集中倉儲，多個項目共享備品庫存，避免單獨備貨的資金與庫存浪費；第三，大型運維檢測設備片區(qū)內多個項目輪換使用，設備利用率大幅提升，攤薄設備購置成本；第四，規(guī)?；\維帶來議價優(yōu)勢，采購配件、儀表校準服務成本更低；第五，運維服務響應速度快，片區(qū)內項目出現(xiàn)故障可快速趕赴現(xiàn)場處置。

地熱運營企業(yè)和第三方運維公司簽訂年度托管運維合同，按照標準化運維體系完成全項目運維工作，地熱企業(yè)僅需監(jiān)督運維臺賬與運維效果，無需自建運維班組、儲備備品備件，大幅降低固定運維人力成本。

五、體系落地保障與優(yōu)化建議

行業(yè)主管部門與地熱行業(yè)協(xié)會可以出臺運維標準指導文件，推動標準化運維體系在地熱項目強制落地；對于新建地熱項目，將后期標準化運維方案納入項目竣工驗收審查內容，從項目源頭重視運維工作；第三方運維企業(yè)建立運維數(shù)字化臺賬平臺，所有維保、檢測數(shù)據(jù)線上存檔，地熱業(yè)主、水務部門均可隨時查看運維記錄，實現(xiàn)運維工作透明化監(jiān)管。

針對不同規(guī)模地熱項目實行差異化托管方案：小型小區(qū)地熱項目采用基礎標準化托管套餐；大型地熱產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用定制化運維方案，配套數(shù)字孿生運維平臺實現(xiàn)智能化運維。

六、結論

長期以來地熱行業(yè)重建設、輕運維的發(fā)展模式，加之缺少統(tǒng)一運維標準、運維商業(yè)模式落后，導致大量地熱供暖設施在服役中期陸續(xù)出現(xiàn)井筒腐蝕穿孔、濾水管淤堵失效、地層熱失衡、回灌系統(tǒng)癱瘓、熱泵機組能效斷崖式下跌等一系列問題，大幅縮短地熱井與成套設備的使用年限，讓前期高額的地熱項目基建投資無法發(fā)揮長期經(jīng)濟效益。自主運維模式受人員專業(yè)能力限制難以開展精細化運維，設備廠商售后模式僅能覆蓋質保期故障維修，無法形成長效周期性維保機制，大型項目自建運維團隊又存在人力與備品備件資源閑置、運維成本居高不下的弊端。

本文圍繞地熱井筒內窺檢測、地層水文長期監(jiān)測、熱泵機組分級維保、回灌系統(tǒng)周期性疏通、計量儀表年度檢定校準五大核心板塊，搭建了包含日常巡檢、季度維保、年度深度檢修三級制度的地熱全設備標準化運維體系，明確了各類設施維保周期、檢測內容、病害處置流程以及運維檔案留存規(guī)范，地熱行業(yè)運維流程無統(tǒng)一標準的行業(yè)空白。該標準化體系可被所有地熱運營主體落地執(zhí)行，讓運維工作從過往的經(jīng)驗式、補救式搶修，轉變?yōu)榱鞒袒㈩A判式預防性運維，能夠提前消除井筒微小腐蝕、管路淤積、地層熱量失衡等隱蔽隱患，從根源降低地熱系統(tǒng)重大故障發(fā)生概率，延長整套地熱設施服役壽命。

區(qū)域性第三方集約化托管運維商業(yè)模式，是標準化運維體系落地的商業(yè)載體。第三方運維企業(yè)以片區(qū)為單位建立運維服務中心，整合專業(yè)技術團隊、成套井下檢測設備、集中化備品備件倉庫，為片區(qū)內多個地熱項目統(tǒng)一提供標準化運維托管服務。既解決了中小型地熱項目運維人員技術不足、大型項目運維資源浪費的痛點，還可以通過設備共用、批量采購配件降低整體運維成本，同時依托本地化運維網(wǎng)點實現(xiàn)故障快速響應。數(shù)字化運維臺賬的配套使用，讓運維全過程可追溯、可監(jiān)管，方便地熱項目運營方、水務監(jiān)管部門隨時核查運維落實情況，實現(xiàn)運維工作透明化管理。

面向未來地熱行業(yè)規(guī)?；l(fā)展，地熱行業(yè)協(xié)會與地方住建、水務主管部門可將這套標準化運維體系納入地熱項目驗收、常態(tài)化監(jiān)管的硬性要求，新建地熱項目必須配套完整運維方案才可完成竣工驗收；存量地熱項目逐步完成運維模式升級，引導企業(yè)逐步采用第三方托管運維。將標準化運維體系與集約化托管模式相結合，能夠系統(tǒng)性改善地熱行業(yè)長期存在的運維亂象，保障地熱井筒、熱泵機組、回灌管網(wǎng)、監(jiān)測計量設備長期高效穩(wěn)定運行，維持地熱儲層水位與溫度場平衡，推動地熱資源可持續(xù)開采利用，讓地熱清潔供暖真正實現(xiàn)長期低碳、經(jīng)濟、安全運行，為我國北方地區(qū)清潔供暖產(chǎn)業(yè)高質量長效發(fā)展筑牢運維保障基礎。

地源熱泵、淺層地源熱泵監(jiān)測系統(tǒng)全分類關鍵詞

一、基礎研究對象（地源熱泵體系）

熱泵系統(tǒng)類型

土壤源地埋管地源熱泵、閉式地埋管熱泵、地下水式水源熱泵、水平埋管換熱系統(tǒng)、豎直埋管換熱系統(tǒng)、冷暖聯(lián)供一體化熱泵、商用綜合體熱泵系統(tǒng)、住宅小區(qū)淺層地熱項目、超低能耗/零碳建筑配套熱泵、存量老舊地源熱泵改造項目、多能耦合復合熱泵（光伏+地源/空氣源+地源）

地層與熱源核心概念

淺層地層（0~200m）、變溫帶（0~24m）、深部恒溫增溫層（＞24m）、巖土熱物性、土壤導熱系數(shù)、地下含水層滲流、黏土隔水夾層、黃土裂隙地層、上海軟土富水地層、華北平原粉質黏土、土壤原始基準地溫場、土壤冷熱堆積、熱失衡、冷堆積、熱短路、地層溫度單向偏移、巖土熱承載力、年均地層溫升/溫降、地下水礦化度、地熱循環(huán)介質

系統(tǒng)老化失效誘因

土壤熱失衡誘發(fā)機組衰減、熱泵壓縮機老化磨損、板式換熱器結垢堵塞、循環(huán)水泵揚程衰減、管路鈣鎂硅垢淤堵、PE埋管滲漏、管路氣堵、砂堵、微生物結晶垢堵、冷熱負荷差值超標、無常態(tài)化地溫監(jiān)測、全年連續(xù)滿負荷運行、取灌水量失衡、回灌通道淤堵、地層沉降道路開裂

二、京/滬/津/陜四省市淺層地熱監(jiān)測地方標準關鍵詞

標準編號全稱

DB11/T 1956-2022《地熱動態(tài)監(jiān)測規(guī)范》、DB11/T2412《地埋管地源熱泵監(jiān)測系統(tǒng)建設技術規(guī)范》、DG/TJ08-2324上?！稖\層地熱能開發(fā)利用監(jiān)測技術標準》、DB12/T 608-2015天津《淺層地熱能地質環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)程》、DB61/T 1193-2018陜西《淺層地熱能開發(fā)利用地質環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》、NB/T10278-2019國家淺層地熱監(jiān)測規(guī)范

四大標準統(tǒng)一強制共性條款

三類監(jiān)測孔標準化布設（換熱監(jiān)測孔、換熱影響監(jiān)測孔、常溫背景監(jiān)測孔）、厚度＞6m土層單獨分層布設測點、測溫傳感器精度±0.2℃、監(jiān)測孔回填介質與換熱孔一致、井口配套檢修井室、24小時不間斷自動采集、本地+云端雙備份存儲、監(jiān)測影像/時序數(shù)據(jù)作為竣工驗收法定檔案、Modbus-RTU標準通訊協(xié)議、年度地熱監(jiān)測報告強制歸檔、監(jiān)測孔距換熱區(qū)邊緣≥10m

各地差異化標準專屬關鍵詞

北京地標：變溫帶2m加密測點、深部地層10m等間距布設、冷熱平衡量化計算、地層溫度時序曲線、數(shù)據(jù)直連市級地熱監(jiān)管平臺、大面積埋管群全域熱擾動評估、北方供暖季地層降溫動態(tài)預警、管道插入式流量/水溫雙監(jiān)測

上海地標：24m梯度分層測點（＜24m≤2m、＞24m≤10m）、四代測溫元件迭代劃分、可插拔模塊化多點測溫探頭、±0.1℃高精度數(shù)字傳感強制要求、多層軟土滲流耦合監(jiān)測、市級統(tǒng)一地熱大數(shù)據(jù)平臺聯(lián)網(wǎng)、渾濁地下水定向補光測溫設備、信用懲戒數(shù)字化監(jiān)管

天津地標：冷暖建筑面積分級配置監(jiān)測孔（3000㎡/10000㎡面積閾值）、DN40 PE/鍍鋅測溫保護管標準化、管內注水導熱工藝、中小型商用熱泵簡化監(jiān)測配置、野外分體式便攜絞車、施工管材標準化圖集

陜西地標：黃土裂隙地層防滲封堵工藝、高低溫地層分層保護、淺層/中深層地熱聯(lián)合監(jiān)測、黃土高原地層溫升長期觀測、監(jiān)測孔多層防滲密封結構、區(qū)域采灌均衡管控、黃土塌陷隱患地層溫度預警、地質環(huán)境年度核查配套監(jiān)測資料

上海地標四代測溫元件迭代劃分

第一代熱電偶（單點模擬、精度±0.5℃、易信號干擾）、第二代PT1000單點模擬探頭、第三代數(shù)字多點分布式測溫、第四代可插拔模塊化多點測溫元件（大型示范項目標配）

三、淺層地源熱泵監(jiān)測系統(tǒng)整機（北京鴻鷗成運HO系列）

成套監(jiān)測主機系統(tǒng)

淺層地溫遠程監(jiān)測系統(tǒng)、地源熱泵一體化監(jiān)測控制柜、多參數(shù)綜合采集平臺、野外低功耗NB-IoT無線RTU終端、屏幕式工業(yè)觸控采集主機、淺層地熱標準化監(jiān)測成套設備、分布式光纖DTS測溫系統(tǒng)

細分硬件配件

PT1000高精度溫度傳感器、±0.1℃/±0.2℃分層測溫探頭、可插拔模塊化多點測溫元件、φ42細徑測溫探頭、316L/鈦合金防腐測溫保護管、DN40鍍鋅/PE監(jiān)測測井管、防腐耐磨鎧裝測井線纜、±1cm高精度深度編碼器、自動排線電動排線絞車、井下耐磨扶正器、野外太陽能光伏供電套件、大容量鋰電池低功耗模塊、管道插入式流量計、內嵌式超聲水表（水資源稅計量）、分層多點測溫電纜、孔口密封保護組件、自動除霧加熱鏡頭模塊

配套專用分析軟件

HO系列淺層地熱監(jiān)測分析軟件、地層溫度時序存儲系統(tǒng)、360°地層剖面自動生成工具、土壤熱平衡自動測算模塊、AI冷熱失衡智能預警系統(tǒng)、多期地層溫度疊加對比工具、標準化工程驗收報告導出工具、多參數(shù)聯(lián)動分析平臺、支持二次開發(fā)對接地方地熱監(jiān)管大數(shù)據(jù)、離線單機數(shù)據(jù)分析軟件

四、監(jiān)測系統(tǒng)全流程應用功能關鍵詞

地層溫度常態(tài)化監(jiān)測

分層地層溫度連續(xù)采集、變溫帶溫度波動長期跟蹤、深部恒溫地層基準測溫、原始背景地層溫度對比、冷熱堆積厚度量化測算、年均地層溫升/溫降統(tǒng)計、巖土熱承載力評估、土壤熱平衡分級判定（輕度/中度/重度失衡）

土壤熱失衡智能預警調控

冷熱負荷差值量化分析、地層單向溫度偏移閾值自動報警、熱短路空洞識別、提前預判機組能效衰減、輔助間歇輪換運行調控、多能源耦合補熱/散熱方案數(shù)據(jù)支撐、年度地層溫度演化趨勢建檔

工程施工與竣工驗收配套

監(jiān)測孔成井施工質量核驗、分層測溫點位深度校準、監(jiān)測孔回填工藝核驗、新建地源熱泵竣工資料編制、存量老舊熱泵改造復測、節(jié)能建筑/超低能耗建筑評審、地熱取水許可年度核查、水資源稅計量數(shù)據(jù)歸檔

多參數(shù)耦合聯(lián)動監(jiān)測

分層地溫采集、循環(huán)管路流量監(jiān)測、熱泵機組用電能耗同步采集、埋管進出水溫一體化采集、地下水水位動態(tài)監(jiān)測、取灌水量同步計量、回灌失衡滲漏通道輔助勘察、光伏-地源熱泵多能耦合全域監(jiān)測、水質pH/電導率在線監(jiān)測

環(huán)保、自然資源合規(guī)長效歸檔

淺層地熱資源年度普查、礦山地質環(huán)境年度核查、CCER碳減排自動核算、地下水污染風險管控、不可篡改時序數(shù)據(jù)長期存儲、政府地熱監(jiān)管平臺實時聯(lián)網(wǎng)、閉坑/復墾地質環(huán)境評估資料、淺層地熱開發(fā)全生命周期數(shù)字檔案

五、監(jiān)測系統(tǒng)技術性能參數(shù)關鍵詞

分層測點布設間距2m/10m、測溫精度±0.1℃/±0.2℃、IP68全密封防水、鈦合金耐酸堿高溫防腐結構、500~3000米長線纜數(shù)字無損傳輸、無畫面/數(shù)據(jù)衰減、360°云臺同步定向補光、5級亮度可調光源、0.05mm級細微裂隙清晰識別、分體式輕量化便攜、市電/鋰電/太陽能三供電模式、全天候自動定時采集、NB-IoT低功耗無線傳輸、深度定位精度±1cm、本地SD卡循環(huán)存儲、斷網(wǎng)數(shù)據(jù)緩存、單口1000m監(jiān)測孔30分鐘完成全段掃描、Modbus-RTU標準化通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)采集間隔10min/30min/24h分級設置

六、熱平衡修復、老舊熱泵提質改造配套關鍵詞

間歇輪換運行調控、分區(qū)分時換熱管控、錯峰負荷調節(jié)、太陽能輔助補熱/散熱、空氣源輔助散熱、跨季節(jié)巖土儲熱BTES、管路物理清洗（高壓脈沖/機械刮管/氣舉反循環(huán)）、化學酸洗緩蝕除垢、新增換熱鉆孔擴容、地層水力壓裂改造、循環(huán)水泵變頻節(jié)能改造、老舊壓縮機更換、防凍液整體更換、管路內襯防腐修復、存量熱泵加裝監(jiān)測系統(tǒng)、PLC自控系統(tǒng)智能化升級、淺層地熱一體化監(jiān)測改造

七、工程落地使用單位、行業(yè)價值關鍵詞

地熱開發(fā)運維企業(yè)、熱力公司、地質勘察設計院、自然資源局地熱監(jiān)管科室、第三方環(huán)境檢測機構、高校巖土實驗室、零碳園區(qū)建設單位、鄉(xiāng)村供暖改造項目、淺層地熱資源普查單位

可視化定量監(jiān)測、摒棄人工間斷測井、削減勘察鉆探工期成本、提前規(guī)避地下熱失衡地質隱患、延長地源熱泵穩(wěn)定運行壽命、降低建筑冷暖能耗、國產(chǎn)化設備替代進口、同等性能采購成本降低40%、24小時全國駐場應急售后、年度免費傳感器校準防腐維護、成套一體化多參數(shù)監(jiān)測解決方案、智慧地熱數(shù)字化管控、雙碳目標能耗量化支撐、符合京滬津陜地方地熱監(jiān)測規(guī)范、滿足自然資源廳年度評審歸檔要求