浅层地热能更适合于地暖

地热资源在人们看来应用越来越多，有的小区就采用地热来供暖。然而地热也有深、浅层之分。目前，中国地质科学院水文地质环境地质研究所地热研究中心正在开展29个省会城市浅层地温能的调查评价工作。近日，该中心副主任蔺文静博士详细解释了他们的研究调查结果以及这种新能源的应用。

●浅层地温能就在身边

浅层地温能是蕴藏在地球表层的一种低品位能源，一般通过热泵系统进行开发利用。
 

其实，这种能源几千年来一直被老百姓所广泛利用。蔺文静给我们打了个比方，我国北方农村广泛存在的地窖就是一个很好的例子。与外面空气温度相比，夏天地窖内温度会低，到了冬天则高，利用这种温度差异，聪明的先民在很早就学会了利用地窖来储藏东西。
 

浅层地温能与通常意义上说的地热并不是一个概念，“简单地划分，可以把地球表面以下200米左右所含的能量叫浅层地温能，200米~3000米之间的称为地热，而3000米以下的是干热岩（也是地热的一种形式）。”蔺文静说，浅层地温能不像传统地热水——由于携带一定的温度而拥有绝对意义上的能量。“举个例子，大家说地窖里冬暖夏凉，但也不是真正的暖和，只是和室外相比有一个温度差。我们把这个温度差提出来就可以用来产生能量，再进行利用。比如，冬天地下水的温度是15℃，我们通过热泵把水温降到10℃，那么中间5℃的能量就可以利用。”
 

●石家庄是适合开展地区

浅层地温能是一种新型、清洁、环保的可再生能源，与传统地热相比，它最大的特点就是分布广泛、再生迅速、采集方便，可以说浅层地温能无处不在。但受到地质地貌背景、气温、开发成本等条件的制约，浅层地温能的开发利用又有一定的局限性，在目前经济技术条件下，一些寒冷地区（如沈阳、石家庄等）、夏热冬冷（武汉、重庆）地区以及夏热冬暖地区（广州）都可以开发利用。
 

但并不是所有的地方都适宜。“以石家庄为例，冬天地下与外界温差在10℃左右，这个温差完全够用。但是在黑龙江等特别寒冷的地方，温差小，就不太适合，因为浅层地温能的利用需要用电，如果想在温差小的地方利用这种能源，则要加大热泵的功率，但是其用电量就大了，从节能上来讲，反而变得不划算了。”
 

具体到河北省内的分布，蔺文静说，这就要提到浅层地温能的两种主要开发利用方式：一种是地下水源热泵系统，即利用水井直接抽取地下水体，通过热泵系统获取其中的能量后再将水回灌入地下含水层中；另一种则是地埋管地源热泵系统，即通过在地下一定深度铺设管道，通过管道中水体的流动将岩土层中的能量带出来。地下水源热泵系统由于受到回灌困难的影响，它一般局限于一些古河道带地下含水层以卵砾石为主的地区，比如河北省太行山前倾斜平原区以及滹沱河沿岸等古河道带地区，东部地区也可利用，但往往要面临抽出来的地下水无法回灌的问题。
 

另外需要提到的是，由于目前河北部分地区地下水超采严重，地下水源热泵系统在这些地区是限制使用的，比如石家庄市就出台了相关政策，禁止在二环路范围以内采用地下水源热泵系统。地埋管地源热泵系统则在我省广大平原地区均可以利用。
 

●不仅可以供暖还能制冷

“浅层地温能既可以用于建筑的供暖，也可以用于建筑的制冷，这也是它与传统地热的区别之一。”蔺文静说。
 

浅层地温能的开发一般包括室外地下地埋管换热系统、机房设备系统、室外管网系统以及室内末端空调系统等。
 

具体的工作是这样的，把地埋管换热系统与机房设备相连，通过热泵把地下的水抽出来后进行降温，从而产生能量。之后再把水进行回灌，如此循环，为室内空调系统提供能量。
 

与传统的室内空调系统及暖气供暖系统相比，浅层地温能的开发利用初期投入成本相对要高，但后期运行费用则要低很多，长期运行节能效果显著。正因为如此，近几年来浅层地温能在我国很多城市得到了发展。截至2010年7月，河北省已有浅层地热能开发利用项目约270个，其中利用地埋管式地源热泵项目约80个，利用地下水式地源热泵约187个。其中，河北省住房与城乡建设厅行政服务中心以及正定机场综合航站楼等建筑的供暖与制冷均采用的是浅层地温能。

 

●每年可利用资源=3.56亿吨煤

蔺文静给我们举了这样一个数据，2010年全国所有的能源消耗总量相当于31.5亿吨标准煤。
 

去年蔺文静和他的同事们对全国287个地级以上城市浅层地温能资源量进行了估算。结果表明，这287个城市每年的浅层地温能资源量相当于94.86亿吨标准煤，每年可利用的浅层地温资源量相当于3.56亿吨标准煤，占到目前我国能源消耗总量的11%。当然，这只是初步的估算，具体的资源量尚需在全国浅层地温能调查评价的基础上得出。
 

目前，地热研究中心正在国土资源部地质大调查项目的资助下开展全国29个省会城市（天津、北京的工作已完成）的浅层地温能调查评价工作，重点是查明各省会城市浅层地温能分布特点和赋存条件，评价浅层地温资源量及开发利用潜力，编制浅层地温能开发利用适宜性区划，为省会城市浅层地温能合理开发利用和保护提供依据，下一步是推动各省、自治区、直辖市开展各地级城市的浅层地温能的调查评价。
 

此外，蔺文静表示，浅层地温能发展中也存在不足，比如，近年来浅层地温能以市场化推动为主，资源调查评价滞后，技术标准和开发利用相关技术研究（如地下水回灌技术）薄弱。另外，不同水质的含水层水混抽混灌、回灌工艺不当等也会对地质环境造成污染。

（编辑：清雅）