一年四季，清波粼粼的國家大劇院前每天都會迎(ying)來無數遊(you)客拍照留念。特(te)別(bie)是在雪花(hua)飛舞(wu)的冬(dong)季，不少遊(you)客會產生(sheng)疑問，國家大劇院外不結冰的水池藏著怎樣的秘密？CCTV-10《創新進行時》欄目3月11日播出的《不結冰的大劇院》做了詳細揭秘。原來，正是有了恒有源集團的淺層地熱能保駕護航，才造就了“不結冰的國家大劇院”，多年的實踐也(ye)證(zheng)明了恒有源集團淺層地熱能技術的節能環保。
作為亞洲最(zui)大的劇院綜合體，國家大劇院外觀呈(cheng)半橢球形(xing)，殼體外圍(wei)環繞著水色蕩漾的人(ren)工湖(hu)，總麵積達3.55萬平方米。人(ren)工湖(hu)水域的設計理念來自京城水係，湖(hu)水如同一麵清澈(che)見(jian)底的鏡(jing)子，波光(guang)與倒影交相輝(hui)映(ying)，共同托起(qi)中央巨(ju)大而晶(jing)瑩(ying)的建築(zhu)，為北京城中心地區增(zeng)添了一處靈(ling)動水景。
國家大劇院的室外露天水池麵積約35000㎡，儲水量近15000m³，水深400mm。北京冬(dong)季氣溫在攝氏零度以下，如何使(shi)人(ren)工湖(hu)的水冬(dong)季不結冰，也(ye)成為一大難題(ti)。那(na)麼用什麼方法能讓國家大劇院的露天大湖(hu)在冬(dong)天也(ye)能擁(yong)有一池碧水呢？人(ren)工湖(hu)水池冬(dong)季不結冰，夏季不長藻，四季清澈(che)的秘訣正是源自恒有源集團應用淺層地熱能的地能熱泵環境(jing)係統。北京市地質礦產勘(kan)察(cha)院副總工程師李寧波解(jie)釋(shi)道，地下水的溫度和含水層的深度密切相關，底下的溫度是恒定的。這也(ye)是恒有源集團采用淺層地熱保證(zheng)大劇院人(ren)工湖(hu)不結冰的根源。
李寧波說，地下深度不同溫度就不一樣，世界範圍(wei)內地熱平均水平是每向下百米地溫增(zeng)加約3攝氏度。他指出，地熱能是指在當前的經(jing)濟技術條件下能夠被人(ren)類開采利用的這一部分(fen)熱能，在全(quan)世界範圍(wei)內可應用最(zui)廣的是200米以內的淺層地熱能。恒有源集團就是通(tong)過地源熱泵技術充分(fen)利用了地熱能，實現了國家大劇院這個麵積達35000平方米的露天大湖(hu)冬(dong)天不結冰。
國家大劇院外景觀水池加熱係統可采用多種(zhong)方法，如城市熱力、燃氣鍋爐、淺層地熱能等。根據(ju)技術分(fen)析(xi)結果，采用城市熱力、燃氣鍋爐的運行成本(ben)均高於采用淺層地熱能的地能熱泵環境(jing)係統，最(zui)終恒有源集團的地能熱泵環境(jing)係統因節能環保被采用。李寧波認為，讓水麵溫度恒定不結冰，保持(chi)理想景觀效(xiao)果，運行費用低，節能還(huai)不汙染水源，這些都是地源熱泵技術的獨有優點。
恒有源單井循環換熱地能采集係統的機房(fang)與池水處理站(zhan)相結合，利用池水循環換熱裝置作為末端設備，池水循環裝置置於四個站(zhan)房(fang)內。冬(dong)季池水溫度低，經(jing)過封閉(bi)的循環係統，將(jiang)恒溫的地下水與湖(hu)水換熱，冬(dong)季可以將(jiang)人(ren)工湖(hu)的水溫控製(zhi)在零度以上；夏季池水溫度高，再反向換熱，降(jiang)低池水溫度。
經(jing)過勘(kan)測發現，在地下80米深處，地下水溫保持(chi)在攝氏13度以上。經(jing)過封閉(bi)的循環係統，將(jiang)與恒溫的地下水換熱後(hou)的池水注(zhu)入湖(hu)內，冬(dong)季可以將(jiang)人(ren)工湖(hu)的水溫控製(zhi)在零度以上。夏季抽取12℃的地下水，通(tong)過反向換熱，使(shi)池水溫度降(jiang)低，即夏季將(jiang)池水獲得的太陽(yang)輻射(she)熱轉(zhuan)移到(dao)井水中而使(shi)池水降(jiang)溫；冬(dong)季把(ba)井水中的熱量提取出來用於加熱池水，這樣就形(xing)成一個將(jiang)熱量夏儲冬(dong)用的生(sheng)態冷卻加熱循環係統。
整套裝置2003年開始施工，2007年11月開始調試運行。在調試運行過程中，根據(ju)北京氣象預報提供的溫度、風速等參數，在確保景觀池水不凍及安全(quan)、穩定、經(jing)濟運行的原則(ze)下，製(zhi)定運行方案，以使(shi)係統處於最(zui)佳節能運行狀(zhuang)態。在天安門(men)地區大幅度降(jiang)溫，甚(shen)至最(zui)低氣溫達到(dao)-9℃且連續(xu)陰天的情況下，大劇院池水都未結冰。
恒有源集團在國家大劇院采用的這一係統至今已連續(xu)穩定運行了15年，其無汙染，運行費用低的優勢已得到(dao)充分(fen)的證(zheng)實。此工程開創了恒有源集團在淺層地熱能用於池水加熱係統設計安裝領(ling)域的先河(he)，為國內淺層地熱能應用行業提供了重要的數據(ju)參數及施工經(jing)驗。
國家大劇院是中國在新世紀的重點工程，質量要求高、工期短、任務重，交叉施工多，因此必須認真做好施工組織設計，合理安排人(ren)力資源，嚴格按圖施工。在施工過程中遇到(dao)問題(ti)及時同設計方溝通(tong)解(jie)決(jue)，保證(zheng)工程質量和工期。
為避免露天水池中滋(zi)生(sheng)微生(sheng)物，造成水質汙染，係統管道內全(quan)部做了襯(chen)塑(su)處理。為保證(zheng)襯(chen)塑(su)質量，先將(jiang)機房(fang)水管裝好，沒(mei)有任何問題(ti)之後(hou)，再拆除管道，由專業廠(chang)家對管子進行襯(chen)塑(su)處理，而後(hou)重新將(jiang)襯(chen)塑(su)水管複(fu)位(wei)。單井循環換熱地能采集井則(ze)布置在地下室，結構緊湊，布置合理。
國家大劇院景觀水池的地能熱泵環境(jing)係統經(jing)濟效(xiao)益顯著(zhu)，節能減排明顯，運行費用低，係統運行費用僅(jin)是燃氣鍋爐費用的36%。
單井循環換熱地能采集技術收集淺層地下的熱量和冷量來加熱和冷卻池水的地能熱泵環境(jing)係統是恒有源集團發明的專利技術，優點突出，設備初投資少，運行費用低，可滿(man)足(zu)冬(dong)季池水加熱，夏季池水冷卻的要求。單井循環換熱地能采集技術具有不移沙(sha)、不破壞地下水平衡(heng)、不汙染地下水，無任何汙染等優點，是任何燃油、燃氣鍋爐不可比擬的。
如今，北京大興國際機場、北京城市副中心，以及雄(xiong)安新區的很多工程都使(shi)用了地源熱泵技術。恒有源集團也(ye)都參與了其中的工程建設，僅(jin)北京大興國際機場采取地源熱泵技術，每年就可減少二氧化碳排放量2.6萬噸。
未來，我國對地熱資源的利用方式和場景將(jiang)越來越豐富，實現綠色、低碳、高質量發展。
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