恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專注於淺(qian)層地能作為建築物(wu)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(xian)為建築物(wu)無燃燒供熱，大力發展地能熱冷一體化新興產業。
利用地源熱泵(beng)技術開發利用淺(qian)層地溫能來供暖、製冷，對促進(jin)能源結構調整，建設低碳城市具有重要的戰(zhan)略(lue)意(yi)義。
淺(qian)層地溫能是一種新型能源，具有清潔(jie)環保、經濟適(shi)用的特(te)點，且分布廣泛、方便利用，潛力巨大。淺(qian)層地溫能是地熱資源的重要組成部分，是指蘊藏在地表以下一定深(shen)度（一般小於200m）範(fan)圍(wei)內岩(yan)土(tu)體、地下水和地表水中，具有開發利用價值的低於25℃的熱能。利用地源熱泵(beng)將(jiang)淺(qian)層地溫能資源作為冷熱源進(jin)行能量轉換，從而為建築物(wu)進(jin)行供暖和製冷。
淺(qian)層地溫能的利用依靠(kao)地源熱泵(beng)技術而發展迅速：20世紀40年代美國建立第一個地源熱泵(beng)係統(tong)，從60年代起我國國內高校開始(shi)研究熱泵(beng)技術，70年代瑞士、荷蘭等相(xiang)繼建立示範(fan)工程，90年代地源熱泵(beng)係統(tong)應用逐(zhu)漸(jian)推廣，到21世紀，地源熱泵(beng)技術及(ji)應用迅猛發展。自2004年以來，我國地源熱泵(beng)市場規模年增長率(lv)超(chao)過30%，遠(yuan)高於同期(qi)世界20%～22%的平均發展速度，目前已躍居世界第二位。
省會城市淺(qian)層地溫能評價成果
我國淺(qian)層地溫能資源分布廣泛，儲量巨大。為推動淺(qian)層地溫能這一新型能源的開發利用，在北京市及(ji)天津市淺(qian)層地溫能調查示範(fan)的基(ji)礎上，2011年政府投入1.72億元分兩(liang)批啟動了29個省會級城市淺(qian)層地溫能調查評價工作，由各省、自治區、直轄市相(xiang)關地勘單位承擔(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70709.47m、現(xian)場熱響應試驗379組/3345台班、抽(chou)水回(hui)灌試驗228組/2231台班、水樣測試3271組、岩(yan)土(tu)體熱物(wu)性測試9402組。
曆經2年調查評價工作，通過調查評價，查明了各地區淺(qian)層地溫能分布特(te)點和賦存條件，評價淺(qian)層地溫資源量及(ji)開發利用潛力，編製淺(qian)層地溫能開發利用適(shi)宜(yi)性區劃，建立重點城市淺(qian)層地溫能開發利用數據庫(ku)信息係統(tong)，製定相(xiang)關技術要求與規程，為各地區淺(qian)層地溫能合理開發利用和保護提供依據，具有很(hen)強的實際應用價值。
在適(shi)宜(yi)性分區的基(ji)礎上分別(bie)進(jin)行淺(qian)層地溫能容量和淺(qian)層地溫能換熱功率(lv)計算。根據省會城市淺(qian)層地溫能資源調查評價結果，我國31個省會城市200m以淺(qian)熱容量為2.34×1016kJ/℃。地下水熱泵(beng)係統(tong)夏季換熱功率(lv)為7.52×107kW，冬季換熱功率(lv)為3.41×107kW；地埋管熱泵(beng)係統(tong)夏季換熱功率(lv)為8.49×108kW，冬季換熱功率(lv)為5.69×108kW。因北京、天津未開展綜(zong)合換熱功率(lv)評價，其餘29個省會城市地源熱泵(beng)係統(tong)總的換熱功率(lv)夏季為5.66×108kW，冬季為4.48×108kW。地下水熱泵(beng)係統(tong)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(beng)係統(tong)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(zong)合換熱功率(lv)評價，其餘29個省會城市地源熱泵(beng)係統(tong)夏季可製冷麵積為6.17×109m2，冬季可供暖麵積為8.65×109m2。
淺(qian)層地溫能開發利用的總能量折合標準煤4.67×108t，如果淺(qian)層地溫能開發利用能效率(lv)取(qu)35%，可節約標準煤1.63×108t，約是實際能源消耗(hao)的0.1倍，是目前建築物(wu)供暖製冷消耗(hao)的1.42倍，可為供暖和製冷提供豐(feng)富的能源儲備。環境效益(yi)方麵：可減(jian)排二氧化硫2.78×106t、減(jian)少氮氧化物(wu)排放(fang)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(huan)解京津冀(ji)地區資源環境壓力
京津冀(ji)地區是我國政治、經濟、文化中心，也(ye)是我國三個“增長極”之(zhi)一所在區域，在全國的社會經濟發展中具有極其重要地位。該地區總麵積占全國麵積的2.26%，卻(que)承載(zai)了全國10%的人口，過高的人口密度、經濟活動產生巨大的能源消耗(hao)，使得該地區環境生態情(qing)況持續惡化，霧(wu)霾(mai)現(xian)象頻出(chu)，對居民健康、經濟發展造成了負(fu)麵影響。
為了改(gai)善目前的環境狀況，各城市主要應對措施是減(jian)少煤炭使用，改(gai)為燃氣供暖。但(dan)天然氣資源供應不(bu)容樂(le)觀(guan)，且管道輸氣能力有限(xian)，缺口較大。而目前所占比重較小的淺(qian)層地溫能將(jiang)有效改(gai)善京津冀(ji)地區的能源、環境狀況。
根據調查評價的結果，北京、石家莊、天津三地地下水熱泵(beng)係統(tong)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(beng)係統(tong)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(ji)地區淺(qian)層地溫能開發利用的總能量折合標準煤3.91億t，如果淺(qian)層地溫能開發利用能效率(lv)取(qu)35%，可節約標準煤1.37億t，約是實際能源消耗(hao)的28%。可減(jian)排二氧化硫232萬t、減(jian)少氮氧化物(wu)排放(fang)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(qian)層地溫能資源開發利用可以極大地緩(huan)解京津冀(ji)地區的資源和環境壓力。
南方城市供暖潛力
淺(qian)層地溫能帶(dai)來的環境效益(yi)不(bu)但(dan)可以緩(huan)解、改(gai)善目前北方城市霧(wu)霾(mai)嚴(yan)重、能源緊缺的問題，還可以有效的解決(jue)南方城市冬季供暖問題。
目前一直施行的南北方供暖區劃分是由周恩來總理親自主導，以秦嶺、淮河為界，劃定理由是累年日平均氣溫穩定≤5℃的日數≥90天的北方為集中供暖區。但(dan)近(jin)幾年隨(sui)著(zhou)全球氣候變化，厄爾尼諾(nuo)等現(xian)象導致(zhi)極端氣候頻現(xian)，中原地區的冷空(kong)氣不(bu)斷南下，早(zao)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(xian)-8℃等氣溫，並在0℃間浮動持續一周左右。這種南北分界線一刀切(qie)來決(jue)定是否(fu)集中供暖的做(zuo)法(fa)已不(bu)合時宜(yi)，如何解決(jue)南方供暖問題成為當(dang)今的熱點問題。
我國南方14省（市）除去海南省，均地處亞(ya)熱帶(dai)，四季氣候分明，淺(qian)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(beng)係統(tong)夏季換熱功率(lv)為3.26×107kW，冬季換熱功率(lv)為2.19×107kW；地埋管熱泵(beng)係統(tong)夏季換熱功率(lv)為2.42×108kW，冬季換熱功率(lv)為1.73×108kW。若夏季按5個月計算，則每(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)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(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)冬季換熱量為5.61×1011（kW•h），折合標準煤約0.69億t。每(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)總換熱量為1.55×1012（kW•h），折合標準煤約1.91億t。淺(qian)層地溫能的開發利用需要消耗(hao)一定量的電能，根據文獻，淺(qian)層地溫能開發利用能耗(hao)比取(qu)50%，則每(mei)年可節能7.75×1011（kW•h），折合標準煤9.53×107t。可減(jian)少二氧化碳排放(fang)3.3億t。
以合肥市為例，該城市水文地質條件簡單，地下水類(lei)型以孔隙水為主，主要有兩(liang)類(lei)含水岩(yan)組，根據地下水富水性的劃分標準，工作區90%的區域單位湧水量小於1m3/（h•m），屬於極貧水區，約10%的區域單位湧水量在1m3/（h•m）～5m3/（h•m），屬於貧水區。回(hui)灌試驗表明：地下水回(hui)灌量僅(jin)占湧水量的20%～30%，回(hui)灌能力極差。因此(ci)不(bu)適(shi)宜(yi)地下水式地源熱泵(beng)係統(tong)換熱。
合肥市的岩(yan)土(tu)體（0～200m）平均初(chu)始(shi)溫度在18.00℃～20.33℃，小功率(lv)加(jia)熱時的岩(yan)土(tu)體平均導熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功率(lv)加(jia)熱時的岩(yan)土(tu)體平均導熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每(mei)延(yan)米(mi)地埋管換熱孔換熱量在47.5W～58.5W。合肥市的恒溫帶(dai)溫度在17.6℃左右，恒溫層深(shen)度在12m～32m，地層每(mei)百米(mi)的增溫率(lv)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(beng)係統(tong)換熱方式，基(ji)本都為換熱適(shi)宜(yi)區和較適(shi)宜(yi)區。經計算，本次調查區內淺(qian)層（2m～150m）地溫能的熱容量為292.787×1012kJ/℃，折合為標準煤，則每(mei)攝氏度淺(qian)層地溫能相(xiang)當(dang)於1000.3萬t標準煤。調查區內的淺(qian)層地層為地埋管地源熱泵(beng)係統(tong)提供的換熱功率(lv)夏季為1.28×107kW，冬季為1.13×107kW。若夏季按5個月計算，則每(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)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(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)冬季換熱量為3.25×1010（kW•h），折合標準煤約4.0×106t。每(mei)年地源熱泵(beng)係統(tong)總換熱量為7.86×1010（kW•h），折合標準煤約9.67×106t。淺(qian)層地溫能的開發利用需要消耗(hao)一定量的電能，根據文獻，淺(qian)層地溫能開發利用能耗(hao)比取(qu)50%，則每(mei)年可節能3.93×1010kW•h，折合標準煤4.83×106t。可減(jian)少二氧化碳排放(fang)1.68×107t。
積極推進(jin)淺(qian)層地溫能的開發利用具有重大意(yi)義，不(bu)但(dan)節約大量化石能源、提升能源的使用效率(lv)，還減(jian)少汙染的排放(fang)，是推動生態、環境、社會可持續發展的一大助力。目前我們的開發利用技術還未成熟，要解決(jue)這些(xie)問題，還需因地製宜(yi)，多模式結合，加(jia)強新能源的使用，創新供暖、製冷技術、提高利用效率(lv)，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
