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(zhu)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，實現為建築(zhu)物無燃燒供熱，大力發展地能熱冷一體化新興產業。
利用地源熱泵技術開發利用淺(qian)層地溫能來供暖、製冷，對促(chun)進(jin)能源結構(gou)調整，建設低碳城市具有重要的戰(zhan)略意義(yi)。
淺(qian)層地溫能是一種新型能源，具有清(qing)潔環保、經濟適用的特(te)點(dian)，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）範圍內岩土(tu)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。利用地源熱泵將淺(qian)層地溫能資源作為冷熱源進(jin)行能量轉換，從而(er)為建築(zhu)物進(jin)行供暖和製冷。
淺(qian)層地溫能的利用依(yi)靠(kao)地源熱泵技術而(er)發展迅速(su)：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(gao)校開始研究熱泵技術，70年代瑞士、荷蘭等相繼(ji)建立(li)示範工程，90年代地源熱泵係統(tong)應(ying)用逐(zhu)漸推廣，到21世紀，地源熱泵技術及應(ying)用迅猛(meng)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(gao)於同期世界20%～22%的平(ping)均(jun)發展速(su)度，目前已躍(yue)居世界第(di)二位。
省會城市淺(qian)層地溫能評價(jia)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(zhe)一新型能源的開發利用，在北京市及天津市淺(qian)層地溫能調查(cha)示範的基(ji)礎(chu)上，2011年政府投入1.72億元分兩批啟動了29個省會級(ji)城市淺(qian)層地溫能調查(cha)評價(jia)工作，由各省、自治區、直轄市相關地勘單(dan)位承(cheng)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、現場熱響應(ying)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(tu)體熱物性(xing)測試9402組。
曆經2年調查(cha)評價(jia)工作，通過調查(cha)評價(jia)，查(cha)明了各地區淺(qian)層地溫能分布特(te)點(dian)和賦存條件，評價(jia)淺(qian)層地溫資源量及開發利用潛力，編製淺(qian)層地溫能開發利用適宜性(xing)區劃(hua)，建立(li)重點(dian)城市淺(qian)層地溫能開發利用數據庫信息係統(tong)，製定相關技術要求(qiu)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(yi)據，具有很強的實際應(ying)用價(jia)值。
在適宜性(xing)分區的基(ji)礎(chu)上分別進(jin)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)層地溫能資源調查(cha)評價(jia)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(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(ke)製冷麵積為1.00×109m2，冬季可(ke)供暖麵積為6.22×108m2；地埋管(guan)熱泵係統(tong)夏季可(ke)製冷麵積為9.06×109m2，冬季可(ke)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(tong)夏季可(ke)製冷麵積為6.17×109m2，冬季可(ke)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(xiao)率取35%，可(ke)節(jie)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(zhu)物供暖製冷消耗(hao)的1.42倍，可(ke)為供暖和製冷提供豐富的能源儲備。環境效(xiao)益方麵：可(ke)減排(pai)二氧化硫2.78×106t、減少(shao)氮(dan)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(ke)節(jie)約環境治理費4.61×106萬元。
緩(huan)解京津冀地區資源環境壓力
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地位。該地區總麵積占全國麵積的2.26%，卻承(cheng)載了全國10%的人口，過高(gao)的人口密度、經濟活(huo)動產生巨大的能源消耗(hao)，使得該地區環境生態情況持續惡(e)化，霧(wu)霾現象頻出，對居民健康、經濟發展造成了負麵影響。
為了改(gai)善目前的環境狀況，各城市主(zhu)要應(ying)對措施是減少(shao)煤炭(tan)使用，改(gai)為燃氣供暖。但天然氣資源供應(ying)不(bu)容樂觀，且管(guan)道輸氣能力有限(xian)，缺口較大。而(er)目前所占比重較小的淺(qian)層地溫能將有效(xiao)改(gai)善京津冀地區的能源、環境狀況。
根據調查(cha)評價(jia)的結果，北京、石家莊、天津三地地下水熱泵係統(tong)夏季可(ke)製冷麵積為2.90億m2，冬季可(ke)供暖麵積為1.78億m2；地埋管(guan)熱泵係統(tong)夏季可(ke)製冷麵積為28億m2，冬季可(ke)供暖麵積為23.8億m2。京津冀地區淺(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(xiao)率取35%，可(ke)節(jie)約標準煤1.37億t，約是實際能源消耗(hao)的28%。可(ke)減排(pai)二氧化硫232萬t、減少(shao)氮(dan)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(ke)節(jie)約環境治理費386萬元。淺(qian)層地溫能資源開發利用可(ke)以極大地緩(huan)解京津冀地區的資源和環境壓力。
南方城市供暖潛力
淺(qian)層地溫能帶來的環境效(xiao)益不(bu)但可(ke)以緩(huan)解、改(gai)善目前北方城市霧(wu)霾嚴重、能源緊(jin)缺的問題，還可(ke)以有效(xiao)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(en)來總理親自主(zhu)導，以秦嶺、淮河為界，劃(hua)定理由是累年日平(ping)均(jun)氣溫穩定≤5℃的日數≥90天的北方為集中供暖區。但近幾年隨(sui)著全球氣候變化，厄爾(er)尼諾(nuo)等現象導致極端氣候頻現，中原(yuan)地區的冷空(kong)氣不(bu)斷南下，早(zao)已把雨雪(xue)分界線推到了秦嶺淮河以南，如2009年1月上海曾出現-8℃等氣溫，並在0℃間浮動持續一周左右。這(zhe)種南北分界線一刀切來決定是否(fu)集中供暖的做(zuo)法已不(bu)合時宜，如何(he)解決南方供暖問題成為當(dang)今的熱點(dian)問題。
我國南方14省（市）除去海南省，均(jun)地處(chu)亞(ya)熱帶，四(si)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50%，則每年可(ke)節(jie)能7.75×1011（kW•h），折合標準煤9.53×107t。可(ke)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(dan)，地下水類型以孔隙水為主(zhu)，主(zhu)要有兩類含水岩組，根據地下水富水性(xing)的劃(hua)分標準，工作區90%的區域單(dan)位湧(yong)水量小於1m3/（h•m），屬於極貧水區，約10%的區域單(dan)位湧(yong)水量在1m3/（h•m）～5m3/（h•m），屬於貧水區。回灌試驗表明：地下水回灌量僅(jin)占湧(yong)水量的20%～30%，回灌能力極差。因此不(bu)適宜地下水式地源熱泵係統(tong)換熱。
合肥市的岩土(tu)體（0～200m）平(ping)均(jun)初始溫度在18.00℃～20.33℃，小功率加(jia)熱時的岩土(tu)體平(ping)均(jun)導熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功率加(jia)熱時的岩土(tu)體平(ping)均(jun)導熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每延米地埋管(guan)換熱孔換熱量在47.5W～58.5W。合肥市的恒溫帶溫度在17.6℃左右，恒溫層深(shen)度在12m～32m，地層每百米的增溫率在2.2℃左右。
合肥市大部分區域都(du)可(ke)應(ying)用地埋管(guan)式地源熱泵係統(tong)換熱方式，基(ji)本都(du)為換熱適宜區和較適宜區。經計算，本次調查(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(she)氏(shi)度淺(qian)層地溫能相當(dang)於1000.3萬t標準煤。調查(cha)區內的淺(qian)層地層為地埋管(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50%，則每年可(ke)節(jie)能3.93×1010kW•h，折合標準煤4.83×106t。可(ke)減少(shao)二氧化碳排(pai)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義(yi)，不(bu)但節(jie)約大量化石能源、提升能源的使用效(xiao)率，還減少(shao)汙(wu)染(ran)的排(pai)放(fang)，是推動生態、環境、社會可(ke)持續發展的一大助力。目前我們的開發利用技術還未成熟，要解決這(zhe)些問題，還需因地製宜，多模式結合，加(jia)強新能源的使用，創新供暖、製冷技術、提高(gao)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所 王貴玲）
來源_供熱製冷
