恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專(zhuan)注於淺(qian)層(ceng)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，實現為建築物無(wu)燃(ran)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(ceng)地溫能來供暖、製冷，對促進能源結構調整，建設低碳城市具有重(zhong)要(yao)的戰(zhan)略意(yi)義。
淺(qian)層(ceng)地溫能是一種新型能源，具有清潔環保、經濟適用的特點，且分布廣泛、方便利用，潛力巨大。淺(qian)層(ceng)地溫能是地熱資(zi)源的重(zhong)要(yao)組成部分，是指蘊(yun)藏在地表(biao)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(biao)水中，具有開發利用價(jia)值的低於25℃的熱能。利用地源熱泵(beng)將淺(qian)層(ceng)地溫能資(zi)源作為冷熱源進行能量轉換，從而為建築物進行供暖和製冷。
淺(qian)層(ceng)地溫能的利用依(yi)靠地源熱泵(beng)技術而發展迅速(su)：20世紀40年代美(mei)國建立(li)第(di)一個地源熱泵(beng)係統(tong)，從60年代起我國國內高校開始研究熱泵(beng)技術，70年代瑞士、荷蘭等相繼建立(li)示範工程，90年代地源熱泵(beng)係統(tong)應用逐漸推廣，到21世紀，地源熱泵(beng)技術及(ji)應用迅猛(meng)發展。自2004年以來，我國地源熱泵(beng)市場規(gui)模年增長率超(chao)過30%，遠高於同期(qi)世界20%～22%的平均發展速(su)度，目前已躍居世界第(di)二位。
省會城市淺(qian)層(ceng)地溫能評價(jia)成果
我國淺(qian)層(ceng)地溫能資(zi)源分布廣泛，儲量巨大。為推動淺(qian)層(ceng)地溫能這一新型能源的開發利用，在北京市及(ji)天津(jin)市淺(qian)層(ceng)地溫能調查示範的基礎(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(ceng)地溫能調查評價(jia)工作，由各省、自治區、直轄市相關地勘單位承擔(dan)，通過2年的工作，共完成1:5萬水文地質測繪28845.5km2、水文地質鑽探70709.47m、現場熱響應試驗379組/3345台班、抽(chou)水回(hui)灌(guan)試驗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年調查評價(jia)工作，通過調查評價(jia)，查明(ming)了各地區淺(qian)層(ceng)地溫能分布特點和賦存條件(jian)，評價(jia)淺(qian)層(ceng)地溫資(zi)源量及(ji)開發利用潛力，編製淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用適宜(yi)性區劃，建立(li)重(zhong)點城市淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用數據庫信息係統(tong)，製定相關技術要(yao)求(qiu)與規(gui)程，為各地區淺(qian)層(ceng)地溫能合理開發利用和保護提供依(yi)據，具有很(hen)強的實際應用價(jia)值。
在適宜(yi)性分區的基礎(chu)上分別進行淺(qian)層(ceng)地溫能容量和淺(qian)層(ceng)地溫能換熱功(gong)率計算。根據省會城市淺(qian)層(ceng)地溫能資(zi)源調查評價(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(beng)係統(tong)夏季換熱功(gong)率為7.52×107kW，冬季換熱功(gong)率為3.41×107kW；地埋(mai)管熱泵(beng)係統(tong)夏季換熱功(gong)率為8.49×108kW，冬季換熱功(gong)率為5.69×108kW。因北京、天津(jin)未(wei)開展綜合換熱功(gong)率評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵(beng)係統(tong)總的換熱功(gong)率夏季為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(ji)為1.00×109m2，冬季可供暖麵積(ji)為6.22×108m2；地埋(mai)管熱泵(beng)係統(tong)夏季可製冷麵積(ji)為9.06×109m2，冬季可供暖麵積(ji)為1.12×1010m2。因北京、天津(jin)未(wei)開展綜合換熱功(gong)率評價(jia)，其餘29個省會城市地源熱泵(beng)係統(tong)夏季可製冷麵積(ji)為6.17×109m2，冬季可供暖麵積(ji)為8.65×109m2。
淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用的總能量折合標準煤4.67×108t，如果淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用能效率取35%，可節(jie)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富的能源儲備。環境效益(yi)方麵：可減(jian)排(pai)二氧化硫2.78×106t、減(jian)少氮氧化物排(pai)放量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)冀地區資(zi)源環境壓(ya)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，在全(quan)國的社會經濟發展中具有極其重(zhong)要(yao)地位。該地區總麵積(ji)占全(quan)國麵積(ji)的2.26%，卻承載(zai)了全(quan)國10%的人口，過高的人口密(mi)度、經濟活(huo)動產生巨大的能源消耗，使得該地區環境生態情(qing)況持(chi)續惡(e)化，霧霾現象頻出，對居民健康、經濟發展造成了負麵影響。
為了改善(shan)目前的環境狀況，各城市主(zhu)要(yao)應對措施(shi)是減(jian)少煤炭(tan)使用，改為燃(ran)氣供暖。但(dan)天然氣資(zi)源供應不容樂(le)觀，且管道(dao)輸氣能力有限，缺口較大。而目前所占比重(zhong)較小的淺(qian)層(ceng)地溫能將有效改善(shan)京津(jin)冀地區的能源、環境狀況。
根據調查評價(jia)的結果，北京、石家莊、天津(jin)三地地下水熱泵(beng)係統(tong)夏季可製冷麵積(ji)為2.90億m2，冬季可供暖麵積(ji)為1.78億m2；地埋(mai)管熱泵(beng)係統(tong)夏季可製冷麵積(ji)為28億m2，冬季可供暖麵積(ji)為23.8億m2。京津(jin)冀地區淺(qian)層(ceng)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(ceng)地溫能開發利用能效率取35%，可節(jie)約標準煤1.37億t，約是實際能源消耗的28%。可減(jian)排(pai)二氧化硫232萬t、減(jian)少氮氧化物排(pai)放量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(ceng)地溫能資(zi)源開發利用可以極大地緩解京津(jin)冀地區的資(zi)源和環境壓(ya)力。
南方城市供暖潛力
淺(qian)層(ceng)地溫能帶來的環境效益(yi)不但(dan)可以緩解、改善(shan)目前北方城市霧霾嚴重(zhong)、能源緊缺的問(wen)題(ti)，還(huai)可以有效的解決(jue)南方城市冬季供暖問(wen)題(ti)。
目前一直施(shi)行的南北方供暖區劃分是由周恩來總理親自主(zhu)導(dao)，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)幾年隨著全(quan)球氣候(hou)變(bian)化，厄爾(er)尼諾等現象導(dao)致極端氣候(hou)頻現，中原(yuan)地區的冷空氣不斷(duan)南下，早(zao)已把雨雪分界線推到了秦嶺淮河以南，如2009年1月上海曾出現-8℃等氣溫，並在0℃間(jian)浮動持(chi)續一周左右。這種南北分界線一刀(dao)切(qie)來決(jue)定是否集中供暖的做(zuo)法(fa)已不合時宜(yi)，如何(he)解決(jue)南方供暖問(wen)題(ti)成為當(dang)今的熱點問(wen)題(ti)。
我國南方14省（市）除去海南省，均地處亞(ya)熱帶，四季氣候(hou)分明(ming)，淺(qian)層(ceng)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(gong)率為3.26×107kW，冬季換熱功(gong)率為2.19×107kW；地埋(mai)管熱泵(beng)係統(tong)夏季換熱功(gong)率為2.42×108kW，冬季換熱功(gong)率為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(ceng)地溫能的開發利用需要(yao)消耗一定量的電能，根據文獻，淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用能耗比取50%，則每(mei)年可節(jie)能7.75×1011（kW•h），折合標準煤9.53×107t。可減(jian)少二氧化碳排(pai)放3.3億t。
以合肥市為例，該城市水文地質條件(jian)簡單，地下水類(lei)型以孔隙(xi)水為主(zhu)，主(zhu)要(yao)有兩類(lei)含(han)水岩組，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(guan)試驗表(biao)明(ming)：地下水回(hui)灌(guan)量僅(jin)占湧水量的20%～30%，回(hui)灌(guan)能力極差(cha)。因此不適宜(yi)地下水式地源熱泵(beng)係統(tong)換熱。
合肥市的岩土(tu)體（0～200m）平均初始溫度在18.00℃～20.33℃，小功(gong)率加(jia)熱時的岩土(tu)體平均導(dao)熱係數為1.620～2.364W/（m•K）,大功(gong)率加(jia)熱時的岩土(tu)體平均導(dao)熱係數為2.167W/（m•K）～3.105W/（m•K），每(mei)延米地埋(mai)管換熱孔換熱量在47.5W～58.5W。合肥市的恒溫帶溫度在17.6℃左右，恒溫層(ceng)深(shen)度在12m～32m，地層(ceng)每(mei)百米的增溫率在2.2℃左右。
合肥市大部分區域都可應用地埋(mai)管式地源熱泵(beng)係統(tong)換熱方式，基本都為換熱適宜(yi)區和較適宜(yi)區。經計算，本次調查區內淺(qian)層(ceng)（2m～150m）地溫能的熱容量為292.787×1012kJ/℃，折合為標準煤，則每(mei)攝氏(shi)度淺(qian)層(ceng)地溫能相當(dang)於1000.3萬t標準煤。調查區內的淺(qian)層(ceng)地層(ceng)為地埋(mai)管地源熱泵(beng)係統(tong)提供的換熱功(gong)率夏季為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(ceng)地溫能的開發利用需要(yao)消耗一定量的電能，根據文獻，淺(qian)層(ceng)地溫能開發利用能耗比取50%，則每(mei)年可節(jie)能3.93×1010kW•h，折合標準煤4.83×106t。可減(jian)少二氧化碳排(pai)放1.68×107t。
積(ji)極推進淺(qian)層(ceng)地溫能的開發利用具有重(zhong)大意(yi)義，不但(dan)節(jie)約大量化石能源、提升能源的使用效率，還(huai)減(jian)少汙染的排(pai)放，是推動生態、環境、社會可持(chi)續發展的一大助力。目前我們的開發利用技術還(huai)未(wei)成熟，要(yao)解決(jue)這些問(wen)題(ti)，還(huai)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，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
