对浅层地温能的认识

对浅层地温能的认识

10050931班张小明学号：1005093128

摘要：随着近年来全国城市地区对浅层地温能的逐渐深入的研究，浅层地温能已经在城市生活中得到较为充分的利用。浅层地温能资源是一种分布广泛、储量巨大、清洁环保、可以再生的新型能源，它的利用和开发已经成为实现可持续发展的一条重要途径。但现在大部分城市关注浅层地温能，更多的是关注其中的热泵技术，而不是浅层地温能资源本身，而且有很多从事浅层地温能利用的公司对浅层地温能的认识也不够，这直接导致浅层地温能的利用效果受到影响。用浅层地温能来取暖制冷，在全国范围内刚刚兴起，因此，我们应该重新对浅层地温能有更深刻的认识。

关键词：浅层地温能取暖制冷新型能源热泵技术

引言：

浅层地温能是赋存在地球表层岩土体中的低温地热资源，是一种新型的优质清洁能源，具有可再生、分布广、储量大、清洁环保、经济实惠、安全性强和可用性强等特点。浅层地温能是指地表以下一定深度范围的岩土体内（一般为恒温带至200 m埋深），温度低于25℃，其来源以太阳辐射为主，还有一小部分来自地心热量，主要采用热泵系统（包括水源热泵和地源热泵两种）进行开发利用。浅层地温能资源丰富，分布广泛，温度稳定，开发技术臻于成熟，在我国城市地区正逐步应用于供暖和制冷及生活热水供应。浅层地温能是地热资源的一部。随着地源热泵技术逐步推广，浅层地温能日益受到人们的重视，成为目前城市地区地热能利用新的途径。浅层地温能可持续利用，可以作为化石能源的替代资源，减少温室气体的排放。浅层地温能利用系统具有绿色环保、运行成本低、技术成熟、不消耗地下水等特点，应用前景广阔等优点。

浅层地温能开发工程技术，按冷热源工程分类可分为土壤源热泵系统和地下水源热泵系统。其中，土壤源热泵系统是在浅层地层中设置人工管道，通过循环水在管道中的运行来实现同地层的冷热源转换，土壤源热泵系统又分为水平盘管系统、桩中深管系统和竖埋管系统；地下水源热泵系统即是利用井孔开采地下水，冬灌夏用，夏灌冬用，实现同地层冷、热源交换和反季节储能。根据井群类型地下水源热泵系统分为同层对井系统、异层采灌系统、井组对井组系统、单井多层采灌系统、单井多层成井对井采灌系统等。

浅层地温能是一种清洁无污染的能源。浅层地温能在利用的过程中，它不像化石燃料那样在获取能源和生产电力的同时排放大量的燃烧产物，对环境造成严重污染，引起温室效应、酸雨、土地沙漠化等问题。由于浅层地温能资源无处不在，人们可以就近利用，就地取（排）热，为建筑物供暖或制冷，而地下水的水质、水量不发生任何变化。与传统能源相比，可节省大量运输、传输和存放成本。

在北京召开的全国浅层地温能资源开发利用高级研修班暨学术研讨会，汪民指出，国土资源部十分重视浅层地温能勘查评价和开发利用工作。2006年开始浅层地温能勘查评价试点工作；2007年国土资源部在北京组织召开了全国地温能(浅层地热能)开发利用现场经验交流会，中国地质调查局在北京市地勘局成立中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心；2008年国土资源部下发了《国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》（国土资发〔2008〕249号），全面部署我国浅层地温能资源的勘查评价、规划编制和地质环境监测工作；2009年国土资源部在天津召开了全国浅层地热能和地热能资源管理工作会议，颁布了《浅层地热能勘查评价规范》；中国地质调查局委托中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心、北京市地勘局举办了两届全国浅层地温能勘查评价和开发利用高级研修班。最近，徐绍史部长要求要突出浅层地温能开发利用这一重要工作，将加强浅层地温能与地热资源评

价、规划和开发利用作为开拓新领域、延长工作链的一项重要工作予以支持，完善措施，强力推进，尽快形成新的局面。由此可见，全面加强浅层地温能勘查评价和开发利用的局面即将形成。

全国浅层地温能利用现状：

用于开发浅层地温能的热泵技术是1912年由瑞士人提出的，1946年第一个热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起，瑞士、荷兰和瑞典等国家政府逐步资助建立示范工程。20世纪80年代后期，热泵技术日臻成熟。在国际社会中，由于其在减少二氧化碳方面得到普遍认可而受到广泛关注。利用热泵技术开发利用浅层地热能较好的国家有美国、瑞典、瑞士和德国，已有大量装机的国家有加拿大、奥地利、法国和荷兰，开始重视和推广应用的国家有中国、日本、俄罗斯、英国等。热泵增长较快的主要还是在美国和欧洲地区。我国1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组，随后发展缓慢。直到20世纪80年代末，相关领域才开始了一些研究，在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质等方面取得了一些进展。

我国起步较晚，九十年代才引入地源热泵技术。清华大学徐秉业教授把这项技术引入中国，从此开启了地源热泵技术在中国的发展潮流。我国利用地源热泵技术开发浅层地热能与国外相比，虽然起步晚，但发展很快，其范围之广、规模之大已远超国外。据初步统计，目前在全国范围内，除港澳台地区外，31个省、市、直辖市、自治区均有开发浅层地热能的地源热泵系统工程。应用浅层地热能供暖制冷的建筑物面积1.4亿m2，浅层地热能供暖、制冷的单位（住宅小区、学校、工厂等）约3400个，80%集中在华北和东北南部地区，包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等省市。北京约有2000万m2的建筑利用浅层地热能供暖和制冷，沈阳已超过4300万m2。据估算，2010年浅层地热能的开发利用，使我国二氧化碳减排约2200万吨。

据专家测算，我国地下近百米深度内的土壤每年可采集的低温能量是我国目前发电装机容量4亿千瓦的3750倍，而地下百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。北京地区浅表层年平均温度为13度～15度，其能量的来源主要是吸收了地面约40%的太阳辐射热能。若北京平原区按6900平方千米计算，每年可开采浅层地温能的资源量相当于1.4亿吨标准煤，为2003年北京供暖能源消耗的1100万吨标准煤的12倍。浅层低温地温能通过采集并略加提升后，不但可以满足供暖（冷）的需求，同时还可以实现供暖（冷）区域的零污染排放，直接改善适用区域的大气质量。

据测算，1平方米建筑投资约250元～380元，比同样满足供暖、制冷和生活热水条件的燃气和空调系统等降低20%～30%，其运行费用明显低于其他清洁能源，且就地取能，免于运输、传送。

据了解，利用地源热泵技术，每平方米地面空间可提供200瓦～300瓦的能量，可为4平方米～6平方米的住宅类建筑（按50瓦/平方米的负荷指标计算）供暖，若结合30%～50%调峰热源，可为8平方米～10平方米建筑供暖。

下面将详细的从政策推广、浅层地热能资源调查评价、可再生能源建筑应用项目示范及城市示范、现阶段存在问题等几个方面阐述浅层地温能的现状。

（一）政策推广

我国浅层地热能资源十分丰富。最新数据表明，我国287个地级以上城市浅层地热能资源量为每年2.78×1020J，相当于95亿吨标准煤。每年浅层地热能可利用资源量为

2.89×1012kWh，相当于

3.56亿吨标准煤。扣除开发消耗电量，则每年可节能2.02×1012kWh，相当于标准煤2.48亿吨，减少二氧化碳排放6.52亿吨。到2015年，我国利用的浅层地热能资源量将达到

4.26×1011kWh，相当于5269万吨标准煤（占我国浅层地热能可利用资源总量的14.8%）。