恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專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。致力於原(yuan)創技術的產業化發展，實現(xian)為建築物無燃燒(shao)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，對促進能源結構調整，建設(she)低碳城市具有重要的戰(zhan)略意義(yi)。
淺層地溫能是一種(zhong)新型能源，具有清潔環保、經濟適(shi)用的特點，且分布廣泛、方便利用，潛力巨大。淺層地溫能是地熱資源的重要組成部分，是指蘊藏(cang)在地表以下一定深度(du)（一般小於200m）範(fan)圍(wei)內岩(yan)土體、地下水和地表水中，具有開發利用價(jia)值的低於25℃的熱能。利用地源熱泵將(jiang)淺層地溫能資源作為冷熱源進行能量轉換(huan)，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(mei)國建立第一個地源熱泵係統(tong)，從60年代起我國國內高(gao)校開始研究熱泵技術，70年代瑞士、荷(he)蘭(lan)等相繼建立示範(fan)工程，90年代地源熱泵係統(tong)應用逐漸推廣，到21世紀，地源熱泵技術及應用迅猛發展。自2004年以來，我國地源熱泵市場規模年增長率(lv)超(chao)過30%，遠高(gao)於同期世界20%～22%的平(ping)均發展速度(du)，目前已躍居世界第二位。
省會城市淺層地溫能評價(jia)成果(guo)
我國淺層地溫能資源分布廣泛，儲量巨大。為推動淺層地溫能這一新型能源的開發利用，在北京市及天津(jin)市淺層地溫能調查示範(fan)的基礎上，2011年政府投入1.72億元分兩(liang)批啟動了(liao)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、直轄市相關地勘(kan)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、水文地質鑽探70709.47m、現(xian)場熱響應試驗(yan)379組/3345台班、抽水回灌試驗(yan)228組/2231台班、水樣測試3271組、岩(yan)土體熱物性測試9402組。
曆經2年調查評價(jia)工作，通過調查評價(jia)，查明了(liao)各地區淺層地溫能分布特點和賦存條件，評價(jia)淺層地溫資源量及開發利用潛力，編製淺層地溫能開發利用適(shi)宜性區劃(hua)，建立重點城市淺層地溫能開發利用數據庫(ku)信息(xi)係統(tong)，製定相關技術要求與規程，為各地區淺層地溫能合理開發利用和保護提供依據，具有很(hen)強(qiang)的實際應用價(jia)值。
在適(shi)宜性分區的基礎上分別進行淺層地溫能容量和淺層地溫能換(huan)熱功率(lv)計算。根據省會城市淺層地溫能資源調查評價(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(tong)夏季換(huan)熱功率(lv)為7.52×107kW，冬季換(huan)熱功率(lv)為3.41×107kW；地埋管(guan)熱泵係統(tong)夏季換(huan)熱功率(lv)為8.49×108kW，冬季換(huan)熱功率(lv)為5.69×108kW。因北京、天津(jin)未開展綜(zong)合換(huan)熱功率(lv)評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵係統(tong)總的換(huan)熱功率(lv)夏季為5.66×108kW，冬季為4.48×108kW。地下水熱泵係統(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(guan)熱泵係統(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(jin)未開展綜(zong)合換(huan)熱功率(lv)評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵係統(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率(lv)取35%，可節約標準煤1.63×108t，約是實際能源消耗的0.1倍，是目前建築物供暖製冷消耗的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：可減排(pai)二氧化硫2.78×106t、減少(shao)氮氧化物排(pai)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。
緩解京津(jin)冀地區資源環境壓力
京津(jin)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(yu)，在全(quan)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(quan)國麵積的2.26%，卻(que)承載了(liao)全(quan)國10%的人口，過高(gao)的人口密(mi)度(du)、經濟活(huo)動產生巨大的能源消耗，使得(de)該地區環境生態情(qing)況持(chi)續惡化，霧(wu)霾(mai)現(xian)象(xiang)頻出，對居民健康、經濟發展造成了(liao)負麵影響。
為了(liao)改善目前的環境狀況，各城市主(zhu)要應對措施是減少(shao)煤炭使用，改為燃氣供暖。但天然氣資源供應不容樂(le)觀，且管(guan)道(dao)輸氣能力有限，缺口較大。而(er)目前所占比(bi)重較小的淺層地溫能將(jiang)有效改善京津(jin)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(jin)三地地下水熱泵係統(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(guan)熱泵係統(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(jin)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率(lv)取35%，可節約標準煤1.37億t，約是實際能源消耗的28%。可減排(pai)二氧化硫232萬t、減少(shao)氮氧化物排(pai)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。淺層地溫能資源開發利用可以極大地緩解京津(jin)冀地區的資源和環境壓力。
南方城市供暖潛力
淺層地溫能帶(dai)來的環境效益(yi)不但可以緩解、改善目前北方城市霧(wu)霾(mai)嚴重、能源緊(jin)缺的問題，還(huai)可以有效的解決南方城市冬季供暖問題。
目前一直施行的南北方供暖區劃(hua)分是由周恩來總理親自主(zhu)導(dao)，以秦嶺、淮河為界，劃(hua)定理由是累年日平(ping)均氣溫穩定≤5℃的日數≥90天的北方為集中供暖區。但近(jin)幾(ji)年隨(sui)著(zhou)全(quan)球氣候變化，厄(e)爾尼諾(nuo)等現(xian)象(xiang)導(dao)致極端氣候頻現(xian)，中原(yuan)地區的冷空氣不斷南下，早(zao)已把雨(yu)雪(xue)分界線推到了(liao)秦嶺淮河以南，如2009年1月上海曾(zeng)出現(xian)-8℃等氣溫，並在0℃間浮動持(chi)續一周左右。這種(zhong)南北分界線一刀切來決定是否集中供暖的做法已不合時宜，如何(he)解決南方供暖問題成為當今的熱點問題。
我國南方14省（市）除去海南省，均地處(chu)亞熱帶(dai)，四季氣候分明，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(tong)夏季換(huan)熱功率(lv)為3.26×107kW，冬季換(huan)熱功率(lv)為2.19×107kW；地埋管(guan)熱泵係統(tong)夏季換(huan)熱功率(lv)為2.42×108kW，冬季換(huan)熱功率(lv)為1.73×108kW。若夏季按5個月計算，則(ze)每(mei)年地源熱泵係統(tong)夏季換(huan)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(ze)每(mei)年地源熱泵係統(tong)冬季換(huan)熱量為5.61×1011（kW•h），折合標準煤約0.69億t。每(mei)年地源熱泵係統(tong)總換(huan)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要消耗一定量的電能，根據文獻，淺層地溫能開發利用能耗比(bi)取50%，則(ze)每(mei)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(pai)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(zhu)，主(zhu)要有兩(liang)類(lei)含(han)水岩(yan)組，根據地下水富水性的劃(hua)分標準，工作區90%的區域(yu)單位湧水量小於1m3/（h•m），屬於極貧水區，約10%的區域(yu)單位湧水量在1m3/（h•m）～5m3/（h•m），屬於貧水區。回灌試驗(yan)表明：地下水回灌量僅占湧水量的20%～30%，回灌能力極差。因此不適(shi)宜地下水式地源熱泵係統(tong)換(huan)熱。
合肥市的岩(yan)土體（0～200m）平(ping)均初始溫度(du)在18.00℃～20.33℃，小功率(lv)加(jia)熱時的岩(yan)土體平(ping)均導(dao)熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功率(lv)加(jia)熱時的岩(yan)土體平(ping)均導(dao)熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每(mei)延米地埋管(guan)換(huan)熱孔換(huan)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(mei)百米的增溫率(lv)在2.2℃左右。
合肥市大部分區域(yu)都可應用地埋管(guan)式地源熱泵係統(tong)換(huan)熱方式，基本(ben)都為換(huan)熱適(shi)宜區和較適(shi)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(ze)每(mei)攝氏度(du)淺層地溫能相當於1000.3萬t標準煤。調查區內的淺層地層為地埋管(guan)地源熱泵係統(tong)提供的換(huan)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(ze)每(mei)年地源熱泵係統(tong)夏季換(huan)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(ze)每(mei)年地源熱泵係統(tong)冬季換(huan)熱量為3.25×1010（kW•h），折合標準煤約4.0×106t。每(mei)年地源熱泵係統(tong)總換(huan)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要消耗一定量的電能，根據文獻，淺層地溫能開發利用能耗比(bi)取50%，則(ze)每(mei)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(pai)放(fang)1.68×107t。
積極推進淺層地溫能的開發利用具有重大意義(yi)，不但節約大量化石能源、提升能源的使用效率(lv)，還(huai)減少(shao)汙染(ran)的排(pai)放(fang)，是推動生態、環境、社會可持(chi)續發展的一大助(zhu)力。目前我們的開發利用技術還(huai)未成熟，要解決這些(xie)問題，還(huai)需因地製宜，多模式結合，加(jia)強(qiang)新能源的使用，創新供暖、製冷技術、提高(gao)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
