恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專(zhuan)注於淺層地能作為建築物供熱的替代能源的科研、開發和推廣。致(zhi)力於原創技術的產業化發展，實現為建築物無燃(ran)燒供熱，大力發展地能熱冷一體化新興產業。
利用地源熱泵技術開發利用淺層地溫能來供暖、製冷，對促進能源結構(gou)調整，建設低(di)碳城市具有重要(yao)的戰略(lue)意義(yi)。
淺層地溫能是一種(zhong)新型(xing)能源，具有清(qing)潔(jie)環保、經濟適用的特(te)點，且分布廣泛、方便利用，潛力巨大。淺層地溫能是地熱資(zi)源的重要(yao)組成部分，是指蘊藏在地表(biao)以下一定深度(du)（一般小於200m）範圍內岩土體、地下水和地表(biao)水中，具有開發利用價(jia)值的低(di)於25℃的熱能。利用地源熱泵將(jiang)淺層地溫能資(zi)源作為冷熱源進行能量轉換，從而(er)為建築物進行供暖和製冷。
淺層地溫能的利用依靠地源熱泵技術而(er)發展迅速：20世紀40年代美國建立第一個地源熱泵係統，從60年代起(qi)我國國內高校開始研究熱泵技術，70年代瑞士、荷(he)蘭等相(xiang)繼建立示範工程，90年代地源熱泵係統應用逐漸(jian)推廣，到21世紀，地源熱泵技術及(ji)應用迅猛(meng)發展。自2004年以來，我國地源熱泵市場規(gui)模年增長率超過30%，遠高於同期世界20%～22%的平均(jun)發展速度(du)，目前已躍居世界第二位(wei)。
省會城市淺層地溫能評價(jia)成果(guo)
我國淺層地溫能資(zi)源分布廣泛，儲量巨大。為推動淺層地溫能這(zhe)一新型(xing)能源的開發利用，在北京市及(ji)天津市淺層地溫能調查示範的基(ji)礎上，2011年政府投入1.72億元分兩批(pi)啟(qi)動了29個省會級城市淺層地溫能調查評價(jia)工作，由各省、自治區、直轄(xia)市相(xiang)關地勘單位(wei)承擔(dan)，通過2年的工作，共完成1:5萬水文地質測繪28845.5km2、水文地質鑽(zuan)探(tan)70709.47m、現場熱響(xiang)應試驗379組/3345台班、抽水回灌試驗228組/2231台班、水樣測試3271組、岩土體熱物性(xing)測試9402組。
曆經2年調查評價(jia)工作，通過調查評價(jia)，查明了各地區淺層地溫能分布特(te)點和賦(fu)存條件，評價(jia)淺層地溫資(zi)源量及(ji)開發利用潛力，編製淺層地溫能開發利用適宜性(xing)區劃，建立重點城市淺層地溫能開發利用數據庫信息(xi)係統，製定相(xiang)關技術要(yao)求(qiu)與規(gui)程，為各地區淺層地溫能合理開發利用和保護(hu)提供依據，具有很強的實際應用價(jia)值。
在適宜性(xing)分區的基(ji)礎上分別進行淺層地溫能容量和淺層地溫能換熱功率計算。根據省會城市淺層地溫能資(zi)源調查評價(jia)結果(guo)，我國31個省會城市200m以淺熱容量為2.34×1016kJ/℃。地下水熱泵係統夏季換熱功率為7.52×107kW，冬季換熱功率為3.41×107kW；地埋管熱泵係統夏季換熱功率為8.49×108kW，冬季換熱功率為5.69×108kW。因北京、天津未開展綜合換熱功率評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵係統總的換熱功率夏季為5.66×108kW，冬季為4.48×108kW。地下水熱泵係統夏季可製冷麵積為1.00×109m2，冬季可供暖麵積為6.22×108m2；地埋管熱泵係統夏季可製冷麵積為9.06×109m2，冬季可供暖麵積為1.12×1010m2。因北京、天津未開展綜合換熱功率評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵係統夏季可製冷麵積為6.17×109m2，冬季可供暖麵積為8.65×109m2。
淺層地溫能開發利用的總能量折合標準煤4.67×108t，如果(guo)淺層地溫能開發利用能效(xiao)率取(qu)35%，可節約標準煤1.63×108t，約是實際能源消(xiao)耗的0.1倍，是目前建築物供暖製冷消(xiao)耗的1.42倍，可為供暖和製冷提供豐富的能源儲備。環境效(xiao)益(yi)方麵：可減排二氧化硫(liu)2.78×106t、減少(shao)氮(dan)氧化物排放量9.80×105t、二氧化碳3.90×108t、懸浮質粉塵1.31×106t、灰渣1.63×107t，可節約環境治理費4.61×106萬元。
緩解京津冀地區資(zi)源環境壓力
京津冀地區是我國政治、經濟、文化中心，也是我國三個“增長極”之一所在區域，在全國的社會經濟發展中具有極其重要(yao)地位(wei)。該(gai)地區總麵積占全國麵積的2.26%，卻承載了全國10%的人口，過高的人口密(mi)度(du)、經濟活(huo)動產生巨大的能源消(xiao)耗，使(shi)得該(gai)地區環境生態情況持(chi)續惡化，霧(wu)霾(mai)現象(xiang)頻出(chu)，對居民健康、經濟發展造(zao)成了負(fu)麵影(ying)響(xiang)。
為了改善目前的環境狀況，各城市主要(yao)應對措施是減少(shao)煤炭使(shi)用，改為燃(ran)氣供暖。但(dan)天然氣資(zi)源供應不容樂觀(guan)，且管道(dao)輸氣能力有限(xian)，缺口較大。而(er)目前所占比重較小的淺層地溫能將(jiang)有效(xiao)改善京津冀地區的能源、環境狀況。
根據調查評價(jia)的結果(guo)，北京、石家莊、天津三地地下水熱泵係統夏季可製冷麵積為2.90億m2，冬季可供暖麵積為1.78億m2；地埋管熱泵係統夏季可製冷麵積為28億m2，冬季可供暖麵積為23.8億m2。京津冀地區淺層地溫能開發利用的總能量折合標準煤3.91億t，如果(guo)淺層地溫能開發利用能效(xiao)率取(qu)35%，可節約標準煤1.37億t，約是實際能源消(xiao)耗的28%。可減排二氧化硫(liu)232萬t、減少(shao)氮(dan)氧化物排放量82萬t、二氧化碳32600萬t、懸浮質粉塵109萬t、灰渣1370萬t，可節約環境治理費386萬元。淺層地溫能資(zi)源開發利用可以極大地緩解京津冀地區的資(zi)源和環境壓力。
南方城市供暖潛力
淺層地溫能帶(dai)來的環境效(xiao)益(yi)不但(dan)可以緩解、改善目前北方城市霧(wu)霾(mai)嚴(yan)重、能源緊缺的問(wen)題，還可以有效(xiao)的解決南方城市冬季供暖問(wen)題。
目前一直施行的南北方供暖區劃分是由周(zhou)恩來總理親自主導(dao)，以秦嶺、淮河為界，劃定理由是累年日平均(jun)氣溫穩(wen)定≤5℃的日數≥90天的北方為集中供暖區。但(dan)近幾年隨著全球氣候(hou)變(bian)化，厄爾尼諾(nuo)等現象(xiang)導(dao)致(zhi)極端(duan)氣候(hou)頻現，中原地區的冷空氣不斷南下，早已把雨雪分界線推到了秦嶺淮河以南，如2009年1月上海曾出(chu)現-8℃等氣溫，並在0℃間(jian)浮動持(chi)續一周(zhou)左右。這(zhe)種(zhong)南北分界線一刀切來決定是否(fu)集中供暖的做法(fa)已不合時宜，如何(he)解決南方供暖問(wen)題成為當今的熱點問(wen)題。
我國南方14省（市）除去海南省，均(jun)地處(chu)亞熱帶(dai)，四季氣候(hou)分明，淺層地溫能開發利用潛力巨大，總的城市熱容量為1.57×1016kJ/℃。地下水熱泵係統夏季換熱功率為3.26×107kW，冬季換熱功率為2.19×107kW；地埋管熱泵係統夏季換熱功率為2.42×108kW，冬季換熱功率為1.73×108kW。若夏季按5個月計算，則每年地源熱泵係統夏季換熱量為9.89×1011（kW•h），折合標準煤約1.22億t；若冬季按4個月計算，則每年地源熱泵係統冬季換熱量為5.61×1011（kW•h），折合標準煤約0.69億t。每年地源熱泵係統總換熱量為1.55×1012（kW•h），折合標準煤約1.91億t。淺層地溫能的開發利用需(xu)要(yao)消(xiao)耗一定量的電能，根據文獻，淺層地溫能開發利用能耗比取(qu)50%，則每年可節能7.75×1011（kW•h），折合標準煤9.53×107t。可減少(shao)二氧化碳排放3.3億t。
以合肥市為例，該(gai)城市水文地質條件簡單，地下水類型(xing)以孔隙(xi)水為主，主要(yao)有兩類含(han)水岩組，根據地下水富水性(xing)的劃分標準，工作區90%的區域單位(wei)湧水量小於1m3/（h•m），屬於極貧水區，約10%的區域單位(wei)湧水量在1m3/（h•m）～5m3/（h•m），屬於貧水區。回灌試驗表(biao)明：地下水回灌量僅占湧水量的20%～30%，回灌能力極差。因此不適宜地下水式地源熱泵係統換熱。
合肥市的岩土體（0～200m）平均(jun)初始溫度(du)在18.00℃～20.33℃，小功率加(jia)熱時的岩土體平均(jun)導(dao)熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功率加(jia)熱時的岩土體平均(jun)導(dao)熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每延米(mi)地埋管換熱孔換熱量在47.5W～58.5W。合肥市的恒溫帶(dai)溫度(du)在17.6℃左右，恒溫層深度(du)在12m～32m，地層每百米(mi)的增溫率在2.2℃左右。
合肥市大部分區域都可應用地埋管式地源熱泵係統換熱方式，基(ji)本(ben)都為換熱適宜區和較適宜區。經計算，本(ben)次調查區內淺層（2m～150m）地溫能的熱容量為292.787×1012kJ/℃，折合為標準煤，則每攝(she)氏度(du)淺層地溫能相(xiang)當於1000.3萬t標準煤。調查區內的淺層地層為地埋管地源熱泵係統提供的換熱功率夏季為1.28×107kW，冬季為1.13×107kW。若夏季按5個月計算，則每年地源熱泵係統夏季換熱量為4.61×1010（kW•h），折合標準煤約5.67×106t；若冬季按4個月計算，則每年地源熱泵係統冬季換熱量為3.25×1010（kW•h），折合標準煤約4.0×106t。每年地源熱泵係統總換熱量為7.86×1010（kW•h），折合標準煤約9.67×106t。淺層地溫能的開發利用需(xu)要(yao)消(xiao)耗一定量的電能，根據文獻，淺層地溫能開發利用能耗比取(qu)50%，則每年可節能3.93×1010kW•h，折合標準煤4.83×106t。可減少(shao)二氧化碳排放1.68×107t。
積極推進淺層地溫能的開發利用具有重大意義(yi)，不但(dan)節約大量化石能源、提升能源的使(shi)用效(xiao)率，還減少(shao)汙染的排放，是推動生態、環境、社會可持(chi)續發展的一大助力。目前我們的開發利用技術還未成熟，要(yao)解決這(zhe)些問(wen)題，還需(xu)因地製宜，多模式結合，加(jia)強新能源的使(shi)用，創新供暖、製冷技術、提高利用效(xiao)率，發展節能環保的利用模式。（作者：中國地質科學院水文地質環境地質研究所 王貴玲）
來源_供熱製冷
