恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專注(zhu)於淺(qian)層地能作為建築物供熱的替代能源的科研、開發和推廣。致力於原創技術的產業化發展，實現為建築物無燃燒(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(qian)層地溫能來供暖、製冷，對促(chun)進能源結構調整，建設低(di)碳城市具有重要(yao)的戰略(lue)意義。
淺(qian)層地溫能是一種(zhong)新型能源，具有清(qing)潔環保、經濟適用的特(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(zi)源的重要(yao)組成部分，是指蘊藏(cang)在地表(biao)以下一定深度(du)（一般小於200m）範圍(wei)內岩土(tu)體、地下水和地表(biao)水中，具有開發利用價值的低(di)於25℃的熱能。利用地源熱泵將淺(qian)層地溫能資(zi)源作為冷熱源進行能量轉(zhuan)換，從而為建築物進行供暖和製冷。
淺(qian)層地溫能的利用依靠地源熱泵技術而發展迅(xun)速：20世紀40年代美(mei)國建立(li)第(di)一個地源熱泵係統(tong)，從60年代起我國國內高校開始研究(jiu)熱泵技術，70年代瑞士、荷蘭等相(xiang)繼建立(li)示範工程，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(xun)猛發展。自2004年以來，我國地源熱泵市場規模年增長率超(chao)過30%，遠高於同期(qi)世界20%～22%的平均(jun)發展速度(du)，目(mu)前已躍(yue)居世界第(di)二位。
省會城市淺(qian)層地溫能評價成果(guo)
我國淺(qian)層地溫能資(zi)源分布廣泛，儲量巨大。為推動淺(qian)層地溫能這(zhe)一新型能源的開發利用，在北京市及天津(jin)市淺(qian)層地溫能調查(cha)示範的基礎上，2011年政府投入1.72億元分兩批啟動了(liao)29個省會級(ji)城市淺(qian)層地溫能調查(cha)評價工作，由各省、自治區、直轄市相(xiang)關地勘單(dan)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(tan)70709.47m、現場熱響應試驗(yan)379組/3345台班、抽(chou)水回灌試驗(yan)228組/2231台班、水樣測試3271組、岩土(tu)體熱物性測試9402組。
曆經2年調查(cha)評價工作，通過調查(cha)評價，查(cha)明了(liao)各地區淺(qian)層地溫能分布特(te)點和賦(fu)存條件，評價淺(qian)層地溫資(zi)源量及開發利用潛力，編製淺(qian)層地溫能開發利用適宜性區劃(hua)，建立(li)重點城市淺(qian)層地溫能開發利用數據庫信息係統(tong)，製定相(xiang)關技術要(yao)求與規程，為各地區淺(qian)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值。
在適宜性分區的基礎上分別進行淺(qian)層地溫能容量和淺(qian)層地溫能換熱功率計算。根據省會城市淺(qian)層地溫能資(zi)源調查(cha)評價結果(guo)，我國31個省會城市200m以淺(qian)熱容量為2.34×1016kJ/℃。地下水熱泵係統(tong)夏季換熱功率為7.52×107kW，冬季換熱功率為3.41×107kW；地埋(mai)管(guan)熱泵係統(tong)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(jin)未開展綜合換熱功率評價，其餘29個省會城市地源熱泵係統(tong)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(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(mai)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)未開展綜合換熱功率評價，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(qian)層地溫能開發利用的總能量折合標準煤4.67×108t，如果(guo)淺(qian)層地溫能開發利用能效(xiao)率取(qu)35%，可節(jie)約標準煤1.63×108t，約是實際能源消耗(hao)的0.1倍，是目(mu)前建築物供暖製冷消耗(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(xiao)益(yi)方麵：可減排二氧化硫2.78×106t、減少(shao)氮(dan)氧化物排放(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(jie)約環境治理費4.61×106萬元。
緩解京津(jin)冀(ji)地區資(zi)源環境壓力
京津(jin)冀(ji)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。該地區總麵積占全國麵積的2.26%，卻(que)承載了(liao)全國10%的人口，過高的人口密(mi)度(du)、經濟活動產生巨大的能源消耗(hao)，使(shi)得該地區環境生態情(qing)況持續惡化，霧霾現象(xiang)頻(pin)出(chu)，對居民健康、經濟發展造(zao)成了(liao)負(fu)麵影響。
為了(liao)改善目(mu)前的環境狀況，各城市主要(yao)應對措施(shi)是減少(shao)煤炭使(shi)用，改為燃氣供暖。但天然(ran)氣資(zi)源供應不(bu)容樂觀(guan)，且管(guan)道輸氣能力有限，缺口較大。而目(mu)前所占比重較小的淺(qian)層地溫能將有效(xiao)改善京津(jin)冀(ji)地區的能源、環境狀況。
根據調查(cha)評價的結果(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(mai)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(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(guo)淺(qian)層地溫能開發利用能效(xiao)率取(qu)35%，可節(jie)約標準煤1.37億t，約是實際能源消耗(hao)的28%。可減排二氧化硫232萬t、減少(shao)氮(dan)氧化物排放(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(jie)約環境治理費386萬元。淺(qian)層地溫能資(zi)源開發利用可以極大地緩解京津(jin)冀(ji)地區的資(zi)源和環境壓力。
南方城市供暖潛力
淺(qian)層地溫能帶來的環境效(xiao)益(yi)不(bu)但可以緩解、改善目(mu)前北方城市霧霾嚴重、能源緊缺的問題，還(huai)可以有效(xiao)的解決(jue)南方城市冬季供暖問題。
目(mu)前一直施(shi)行的南北方供暖區劃(hua)分是由周恩來總理親自主導，以秦嶺、淮河為界，劃(hua)定理由是累年日平均(jun)氣溫穩定≤5℃的日數≥90天的北方為集中供暖區。但近(jin)幾年隨(sui)著全球氣候(hou)變(bian)化，厄爾尼諾等現象(xiang)導致極端氣候(hou)頻(pin)現，中原地區的冷空(kong)氣不(bu)斷南下，早已把雨雪(xue)分界線推到了(liao)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)浮動持續一周左右。這(zhe)種(zhong)南北分界線一刀切(qie)來決(jue)定是否集中供暖的做法(fa)已不(bu)合時宜，如何解決(jue)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(jun)地處亞(ya)熱帶，四(si)季氣候(hou)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/℃。地下水熱泵係統(tong)夏季換熱功率為3.26×107kW，冬季換熱功率為2.19×107kW；地埋(mai)管(guan)熱泵係統(tong)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(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，則每年地源熱泵係統(tong)冬季換熱量為5.61×1011（kW•h），折合標準煤約0.69億t。每年地源熱泵係統(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(xu)要(yao)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%，則每年可節(jie)能7.75×1011（kW•h），折合標準煤9.53×107t。可減少(shao)二氧化碳排放(fang)3.3億t。
以合肥(fei)市為例，該城市水文地質條件簡單(dan)，地下水類型以孔(kong)隙水為主，主要(yao)有兩類含水岩組，根據地下水富水性的劃(hua)分標準，工作區90%的區域單(dan)位湧水量小於1m3/（h•m），屬於極貧水區，約10%的區域單(dan)位湧水量在1m3/（h•m）～5m3/（h•m），屬於貧水區。回灌試驗(yan)表(biao)明：地下水回灌量僅(jin)占湧水量的20%～30%，回灌能力極差。因此(ci)不(bu)適宜地下水式地源熱泵係統(tong)換熱。
合肥(fei)市的岩土(tu)體（0～200m）平均(jun)初始溫度(du)在18.00℃～20.33℃，小功率加熱時的岩土(tu)體平均(jun)導熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功率加熱時的岩土(tu)體平均(jun)導熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每延米地埋(mai)管(guan)換熱孔(kong)換熱量在47.5W～58.5W。合肥(fei)市的恒溫帶溫度(du)在17.6℃左右，恒溫層深度(du)在12m～32m，地層每百米的增溫率在2.2℃左右。
合肥(fei)市大部分區域都可應用地埋(mai)管(guan)式地源熱泵係統(tong)換熱方式，基本都為換熱適宜區和較適宜區。經計算，本次(ci)調查(cha)區內淺(qian)層（2m～150m）地溫能的熱容量為292.787×1012kJ/℃，折合為標準煤，則每攝氏(shi)度(du)淺(qian)層地溫能相(xiang)當於1000.3萬t標準煤。調查(cha)區內的淺(qian)層地層為地埋(mai)管(guan)地源熱泵係統(tong)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(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，則每年地源熱泵係統(tong)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(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(xu)要(yao)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%，則每年可節(jie)能3.93×1010kW•h，折合標準煤4.83×106t。可減少(shao)二氧化碳排放(fang)1.68×107t。
積極推進淺(qian)層地溫能的開發利用具有重大意義，不(bu)但節(jie)約大量化石能源、提升(sheng)能源的使(shi)用效(xiao)率，還(huai)減少(shao)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(mu)前我們的開發利用技術還(huai)未成熟，要(yao)解決(jue)這(zhe)些問題，還(huai)需(xu)因地製宜，多模式結合，加強新能源的使(shi)用，創新供暖、製冷技術、提高利用效(xiao)率，發展節(jie)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(jiu)所 王貴玲）
來源_供熱製冷
