对浅层地温能开发利用的探讨
地热资源评价浅层地温能
工提供埋管工艺和埋管材料热
传导性能等。 砂质粉土
土壤的传热性能取决于土
细砂
壤的热导率、密度、比热容等。 粘土
土壤的含水量对其密度和导热
性有决定性影响，潮湿土壤的
热导率高于干燥土壤。
F
场地浅层地热资源调查
2. 热响应试验
取得换热孔的有 效传热系数、岩 土体平均导热系 数、地层初始温 度等参数，计算 确定换热孔的合 理间距
D 提出可持续开发利用
E 提出可持续开发利用的方案建议
浅层地热能勘查的目的与分区
需要解决的问题： 1、特定水文地质条件和气候特征下，地
下含水层的流动和传热机制； 2、地下含水层储能与水热调蓄的能力。
由于各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性，导 致各地区岩（土）层的导热性和水文地质参数差异巨大，在 一个地区能成功应用的地下换热系统，在另一地区往往并不 适用。
勘查要求：
• 勘察井深度一般宜小于200m，当有多个含水层组 且无水质分析资料时，应进行分层勘查，取得各 层水化学资料；
• 勘察井工作量按下表确定。
地下水换热方式浅层地热能调查
勘察井工作量
工程热负荷q/ kW
q<500
勘察井数量数量/ 个
1~2
500≤q<2000
2~3
q≥2000
≥3
注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。
地热资源与浅层地热能区别
温度 (℃)
深度 (m)
利用性
建筑中 利用
平面 分布
垂向 分布
地热
＞25
n×10２ ～n×10３
发电、 直接利 用
供暖、 供热水
地热田
热储中
浅层 地温
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案(五)
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案产业结构改革是指通过调整产业结构，优化资源配置，提高产业效率，推动经济转型升级的一种改革方式。
本文将从产业结构改革的角度，提出一个浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案。
一、实施背景当前，能源消耗和环境污染问题日益突出，传统燃煤供暖方式存在着燃煤污染、能源浪费等问题。
因此，推进清洁能源的利用，实现绿色低碳发展已成为当务之急。
二、工作原理浅层地热能供暖、制冷及综合利用是利用地下浅层地热能源进行供暖、制冷和其他能源利用的一种方式。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 地热能采集：通过地下管道系统将地下浅层地热能采集到地面。
2. 能源转换：将采集到的地热能通过换热器转换为供暖或制冷所需的热能或冷能。
3. 能源利用：将转换后的热能或冷能通过管道输送到用户端进行供暖或制冷。
4. 综合利用：将未被完全利用的热能或冷能通过回收再利用等方式，进行综合利用，提高能源利用效率。
三、实施计划步骤1. 前期调研：对目标区域的地热资源进行调查和评估，确定可行性。
2. 设计规划：根据调研结果，制定供暖、制冷及综合利用的设计方案，包括地热能采集系统、能源转换设备、输送管道等。
3. 建设实施：按照设计方案进行设备采购、工程施工等实施工作。
4. 运营管理：建立完善的运营管理体系，包括设备运行监测、维护保养等。
5. 完善政策支持：制定相应的政策措施，推动浅层地热能供暖、制冷及综合利用的发展。
四、适用范围浅层地热能供暖、制冷及综合利用适用于地下地热资源较为丰富的地区，如地下水资源丰富的平原地区、温泉地区等。
五、创新要点1. 浅层地热能采集：采用先进的地下管道系统和地热能采集技术，提高地热能的采集效率。
2. 能源转换：采用高效的换热器和热泵等设备，提高能源转换效率。
3. 综合利用：通过回收再利用等方式，充分利用未被完全利用的热能或冷能，提高能源利用效率。
六、预期效果1. 环保效果：减少燃煤污染，降低温室气体排放，改善空气质量。
浅层地能(热)的开发与利用
浅层地能（热）的开发与利用程 韧摘要浅层地能（热）广泛存在于地下浅层（数百米以内）恒温带中的土壤和地下水里。
它是低品位（<25℃）的可再生能源。
有别于传统深层（<5km）地热能。
它基本不受地域和气候的影响。
其温度相对恒定，储量巨大，是不应被忽视的新能源。
在建筑供暖（冷）用新能源中是最为现实、最有前途的能源。
本文重要介绍开发利用这种能源的价值，国内外的发展状况及开发利用中应注意的一些问题。
一、浅层地能（热）是新能源大家族中最为现实的能源（一）何谓浅层地能（热）——在太阳能照射和地心热产生的大地热流的综合作用下，存在在地壳下近表层数百米内的恒温带中的土壤、砂岩和地下水里的低温地热能。
浅层地能（热）不是传统概念的深层地热，是地热可再生能源家族中的新成员，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛的存在于大地表层中。
它既可恢复又可再生是取之不尽用之不竭的低温能源。
以往，这种低温能源，因品位不高（通常温度﹤25℃），往往被人们所忽视。
随着制冷技术及设备的进步和完善，成熟的热泵技术使浅层地能（热）的采集、提升和利用成为现实。
随着社会的进步、物质生活水平的提高，人们对居住环境和质量的要求也随之提高。
人们对居住环境的供暖、制冷和生活热水的需求也更加迫切。
我国建筑用能占全社会能源需求的比例，已由原来的1/6增长为1/4，其中，建筑物冬季供暖、夏季制冷、生活热水的能耗需求，占有相当大的比例。
以往，这种能源主要来自于矿物质燃料（煤、油、气）的燃烧。
1000多度的高温烟气加热70～80℃的低温水实现供暖（冷）的低温要求，排烟的温度竟达200℃以上，这不仅仅是能源利用的浪费和不合理，且严重地污染周围的环境，加大了政府环境治理的难度。
热泵系统采集浅层低温地能（热），并略加以提升后，满足供暖（冷）的需求，同时实现供暖（冷）区域的零污染排放。
这不仅利用了大自然的低品位可再生能源，大幅度节约高品位传统的建筑用能，同时真正实现供暖（冷）而无污染的绿色居住环境。
浅层地热能特征及开发利用研究
浅层地热能特征及开发利用研究摘要：浅层地热能是一种可再生能源，是地热资源的一部分，由于其是一种新型环保能源，受到了我国专家学者的重视。
目前这项能源主要应用于供暖和制冷，在未来将成为一种非常好的替代能源和清洁能源。
但是目前该项能源在利用过程中却面临着许多问题，这些问题制约着浅层地热能的利用效率，因此本文对浅层地热能的特征及其开发的方式进行研究，希望能推动浅层地热能的利用，在提高经济效益的同时为我国带来更好的环境效益。
关键词：浅层地热能；开发利用；新能源0引言目前世界上使用的最主要的能源是不可再生能源，而这些能源在使用过程中会造成一定的环境污染。
随着人类社会技术水平不断发展，人类对能源的需求不断增加，面对日益严峻的环境污染问题，开发一种对环境影响较小的新能源已成为世界各国专家学者研究的重点。
浅层地热能源是地热能的一种，能量主要来源于地球内部，是一种新型能源对地球自然环境的影响较小。
目前该项技术能取代一部分化石能源，可以为城市建筑物供暖与制冷，浅层地热能源的利用可以降低二氧化碳的排放，符合我国可持续发展的要求，对于我国建设环境友好型经济具有重要作用。
因此本文对浅层地热能进行研究，希望能推动我国地热能的开发与利用。
1浅层地热能的特征1.1高效节能性浅层地热能主要是利用浅层地下水和土壤热量，由热泵机组将地下10~25℃热能提升到50℃以上用来供暖，在夏天可以反向制冷，这时的能量消耗较低。
浅层地热能的利用基本上实现零污染排放，所使用的设备占地面积也相对较小，在建设费用上仅为传统供热系统的80%，在取暖费用上与煤炭取暖的费用基本一致，但低于天然气和电取暖。
浅层地热能在夏季制冷方面，具有巨大的优势，与传统电制冷方式相比，其节能效果在50%~75%之间。
由此可见，浅层地热能的节能效果还是非常理想的。
1.2较高的环境效益浅层地热能在运行期间，与其他供暖方式相比是绿色污染的，在热能利用过程中也不需使用煤炭和燃油，也不需要利用管道进行远距离输入，而是可以直接安装在建筑区内，在使用过程中不会产生燃烧，也就是不会产生二氧化碳，更没有需要处置的废物，因此这种供热制冷方式是非常绿色环保的。
3-地热资源评价-浅层地温能
区域浅层地热资源调查
调查要求：
调查深度宜控制在地表下200m深度内。调查内 容包括 ：
岩土层岩性结构； 含水层分布及埋藏条件； 地下水水文、水温、水质及动态变化； 岩土体的热物理性质及物理性质参数（孔隙率、密度等）； 地温场自然分布特征及热响应规律
区域浅层地热资源调查
浅层地温能开发适宜区的划定
分区：地下水热泵适宜区、较适宜区、不适宜区 地埋管热泵适宜区、较适宜区、不适宜区
试验井要求：
抽水回灌试验应在地下水换热适宜区内进行，每 100km2应不少于3处。试验井的位置应具有代表
性，试验井可为条件适宜的水井、已建成或新建
的换热井，不具备上述条件的应专门施工勘察井。
抽水及回灌试验
回灌试验： 同层回灌试验
单井回灌试验 对井回灌试验 群井回灌试验 确定回灌井
回灌量
压力随 时间的 变化
浅层地热能勘查的目的与分区
有利于含水层储能的水文地质条件：
含水层分布平缓、地下水流速缓慢，储水容积大；
含水层中地下水热交换速度缓慢，温度变化小；
地下水中不含有害气体和化学成分； 回灌水源的水质和水温满足储能要求； 深层含水层以储热为主，浅部含水层以储冷为主； 含水层具备灌得进、存得住、保温好、抽得出等条件； ……
-10
北京地区浅层地温变化曲线
勘查与评价
目 录
一、浅层地热能的基本定义
二、浅层地热能勘查内容与分类 三、区域浅层地热能调查 四、场地浅层地热能调查 五、浅层地热能开发利用评价
(一)浅层地热能勘查的目的与分区
浅层地热能勘查的主要任务
A 采用综合勘查方法，查明浅层地热能地质条件 B 确定可开发利用的地区及合理利用量 C 进行浅层地热能开发利用的环境影响预测、 经济成本评估 D 提出可持续开发利用 E 提出可持续开发利用的方案建议
浅层地温能资源可持续开发利用的几点建议
２ Ｏ１ ４
２ Ｏ１ ４
第９ 卷 增 刊
对策建议
Ｖ０ １ ． ９ Ｚ１
在２ ０ 世纪８ ０ 年代 末到９ ０ 年 代， １ ９ ８ ９ 年青岛建筑工程学院
首先在国内建立试验平台开始对地源热泵 系统的研究工 作。 自１ ９ ９ ７ 年， 地源热泵技 术作为我 国 “ 十一五”科技攻 关计划从 美国引进并首次在辽宁省辽阳市 邮电局 投入使 用以来， 国内利用地源热泵技 术为建筑物供暖（ 冷）的工 程项目 数 量迅速增 “ 】 。 进入２ １ 世 纪， 随着我国可再 生能 源应用与节能减排 的工作不断加强 ， 热泵技 术得到了国 家和地方政 府的高度重视 ， 在应用研 究方面得到快速 发 展。 ２ ０ １ ０ 年， 全国３ １ 个省市区均有浅层地温能开发利用项 目， 项 目总量已超 过７ ０ ０ ０ 个 。 近３ 年来 ， 地源热泵 应用
到推广 在第 四系地层有一定厚度的地区， 几乎都 可用采 用不 同的地 源热 泵技 术进行开发。自２ ０ ０ ４ 年以来 ， 我国 地源热 泵市场规 模年增长率超过 ３ ０ ％， 远高于 同期世界 ２ ０ ％￣２ ２ ％的平均发展速度， 目前已跃居世界第二位 。 从
术， ２ ０ ０ ５ 年 有扩展到了３ ３ 个国家， 截止￣ Ｊ ｌ ２ ０ １ ０ 年， 全球 已
源 热 泵开 发 浅 层地 温 能 。 如 果 当地 水文 地 质 条件 较 差 ， 地下 水补 给 速 度 较 慢 ， 地下水 回灌 难 度 大 ， 则 可采 用地 埋
价值的一般低于２ ５ ℃的热能 。 一种观 点认为， 浅层地温能 属于地热资源的一部分 Ｊ ， 其能量主要来源于太 阳辐射
和地球 梯度增温； 另 一种 观 点 则 认 为 该 资 源 主 要 是 基 于
哈尔滨市浅层地温能形成条件及开发利用关键技术
口 范晓妮 李永利
０ ０ ０ ｍＶ ｄ～５ ０ ０ ０ ｍ３ ／ ｄ 。 浅层 地温 能是 指地 表 以下 一定 深 度范 围 内 （ 一 般 为 单 井 涌 水 量 ３
恒 温 带至 ２ ０ ０ ｍ埋 深 ） ， 温 度低 于 ２ ５ ｃ Ｃ， 在 当 前 技 术 经 济
－ 原， 该 地 区岩 性 以 细 砂 、 粉细砂 和 粉质 粘 土为 主 ， 为灰色 、 青灰色细砂 、 中细砂 、 中砂 、 中粗 砂 ； 三 段 埋 深 于高 ｙ ３ ０ ｍ ～５ ０ ｍ， 厚 １ ０ ｍ ～１ ５ ｍ， 上部 为灰色 、 灰 黄 色 粉 质 黏 颗 粒 较 细 ， 回灌 较 为 困难 ， 按 照 正 常 成 井 工 艺 和 常 规 滤 回灌 率仅 在 ２ ０ ％ ～３ ０ ％， 远 达 不 到 规 范 要 求 的 回 土， 下部为灰 色 中细砂及深 灰色 淤泥质粉 质黏 土透镜体 。 水器， 如 增 加 回灌 井 数 量 ， 直 接加 大 成 本 ， 浪费资源。 上 荒 山组 ： 分布于高平原下部 ， 埋深 １ ０ ｍ 以下 ， 厚 灌 标 准 ， １ ０ ｍ ～４ ０ ｍ， 最 厚可 达 ４ ５ ｍ， 岩 性 由黄 褐 色 、 浅黄 色 、 土 灰 为 实 现 能 够 满 足 规 范 回 灌 要 求 ，妥 善 解 决 回 灌 问 题 ， 对 色粉 质 黏 － Ｉ － 组成 。
进 行浅 层 地温 能开 发利 用 ， 使用 水源 热 泵需要 解 决
猞 猁 组 ： 分 布 于 高 平 原 及 河 谷 平 原 下 部 ， 埋 深 回 灌 问 题 ，而 使 用 地 源 热 泵 则 要 注 意 埋 管 深 度 问 题 ， 具
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案(一)
浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案产业结构改革是指通过调整和优化产业结构，推动经济发展方式转变的过程。
在能源领域，浅层地热能供暖、制冷及综合利用是一种具有潜力的新能源利用方式，可以实现能源的高效利用和减少对传统能源的依赖。
本文将从产业结构改革的角度，详细介绍浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案。
一、实施背景随着环境污染和能源紧缺问题的日益突出，传统能源供暖、制冷方式的不可持续性日益凸显。
而浅层地热能作为一种绿色、清洁的能源，具有丰富的资源和广泛的应用前景。
因此，推广浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案，成为了产业结构改革的重要举措。
二、工作原理浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案利用地下浅层地热能资源进行能源供应。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 地热能采集：通过在地下埋设地源热泵或地热井，将地热能转化为热能或冷能。
2. 能源转换：采集到的地热能通过地源热泵进行能源转换，将热能供应到建筑物中，或将冷能供应到制冷设备中。
3. 能源利用：利用供暖设备或制冷设备将热能或冷能传递给建筑物内部，实现室内温度的调节。
4. 能源回收：在能源利用过程中，通过回收废热或废冷，进行能源再利用，提高能源利用效率。
三、实施计划步骤1. 资源调查：对目标区域的地热能资源进行调查和评估，确定可供开发的地热能资源量和分布。
2. 设计规划：根据目标区域的能源需求和地热能资源情况，制定供暖、制冷及综合利用方案的设计规划。
3. 建设设施：根据设计规划，进行地源热泵或地热井的建设，以及供暖设备、制冷设备的安装。
4. 运行管理：建成后对供暖、制冷及综合利用设施进行运行管理和维护，确保设施的正常运行和效果的实现。
四、适用范围浅层地热能供暖、制冷及综合利用方案适用于各类建筑物，包括住宅、商业建筑、工业厂房等。
对于那些地下水资源丰富、地热能资源开发潜力大的地区，尤其适合推广应用。
五、创新要点1. 地热能利用技术：采用先进的地源热泵技术，提高能源转换效率。
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对浅层地温能开发利用的探讨
浅层地温地源热泵系统作为一项新兴技术，在欧洲和北美等国家已经进入实用阶段，在实验的基础上提出了各种传热模型理论，主要应用于乡村无其它能源供应的独立别墅区。
为促进我国浅层地温能资源高效合理开发利用，应尽快加强开发研究工作。
本文主要探讨了浅层地温能开发利用中出现的问题及解决措施。
标签：浅层地温能原理开发利用解决措施
1浅层地温能概述与利用原理
1.1浅层地温能概述
浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度（一般小于200 m）范围内岩土体、地下水和地表水中，具有开发利用价值的低于25℃的热能。
该范围内温度与地表气温存在常年温差而形成的能量，正是由于这一温度差的存在，我们才能把它变成供暧、制冷的热冷源。
由于浅层地温能的温度大大低于传统地热的温度，所以不能直接利用，它需要热泵来提温（供暧）或降温（制冷），而传统地热能可以直接利用于供热或发电等，传统地热能只分布于地热田中，而浅层地温能分布于广大地区。
1.2利用原理
浅层地温能被利用的实质是冬、夏两季地层中比较恒定的温度与外界空气的温度存在较大的反向温差。
地源热泵系统的工作原理是利用水与地温能进行冷热交换，冬季把地温能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地温能为“热源”;夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地温能为“冷源”。
热泵系统按照室外换热方式不同可分为三类：（1）地埋管地源热泵系统（图1）;（2）地下水地源热泵系统（图2）;（3）地表水地源热泵系统。
2浅层地温热能开发利用过程中存在的问题
由于浅层地热能利用较传统地热资源利用发展晚，且涉及多领域、多行业，开发利用过程中也存在一些问题。
2.1工程前期未进行浅层地热能资源勘查评价
《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）强制要求地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地现状调查，并对浅层地热能资源进行场地勘察。
然而，很多工程设计前都没有进行勘察工作，一方面在地下水地源热泵不适宜区采用了此换热方式，造成系统建成后产生耗电量大、系统COP低、运行不稳定、回灌困难，甚至系统报废等问题;另一方面根据其经验布设换热孔，导致大量浪费。
2.2设计参数依据不足
部分地源热泵工程由热泵提供方进行设计，一些商家在设计时，完全凭借经验，以最简单的估计模式去设计系统，不少企业在设计时并没有做负荷分析，只是简单地选择一个经验数据。
由于设计参数依据不足，导致一些系统设计出现“大马拉小车”或者设计负荷不足的现象。
2.3缺乏可靠的技术支撑
地下水回灌技术不够完善，成井工艺有待提高。
地下水地源热泵工程的成井口径、填砾层厚度、滤水管类型及滤料的选用对回灌量均有较大影响，大多数施工单位未掌握回灌井施工技术，造成许多井不能正常回灌。
部分用户取水系统的设计、安装存在一些问题。
部分用户设备安装不配套。
热泵系统安装密封性差，回灌困难，大部分单位每年都需洗井。
3浅层地温热能开发利用有效对策
3.1进行浅层地温能资源调查评价
虽然浅层地温能资源具有分布广泛、储量巨大、埋藏较浅、可就近开发利用等特点，但开发方式、系统设计、利用效果则受当地地质、水文地质、气象、气候等条件制约，表现在不同地理位置，岩土体热物理性质各不相同，导致换热效率相差悬殊，导致一些工程节能效果不显著。
因此，应按照《浅层地热能地质勘查规范》尽快统一开展浅层地温能资源调查评价工作，圈定适宜区，为今后可持续、高效合理利用浅层地温能资源、编制专项规划提供依据。
3.2加强监督管理和环境监测
由于地源热泵系统需要连续循环换热，势必改变原有温度场、化学场和地下流场。
另外，水源热泵系统对地下水的氧化还原环境、地下水微生物的平衡和水质都会造成一定的影响，因此有关部门应强制要求在建设热泵工程时设计监测孔，对不同深度的地温、地下水水位和水质、地面标高等项目实施长期监测，及时掌握地温变化动态、水土质量和地面变形情况，防止产生地质环境问题。
3.3加强浅层地温能开发利用效能实验研究
岩土体热物理性质是浅层地温能资源量和热泵运行效率的关键因素，因此应加强对各种岩土体结构、地层的热物性参数、浅层地温能成因机理以及换热过程的实验研究和模拟分析，建立相应的传热模型，为地源热泵工程设计提供正确可靠的技术数据。
4结语
开发利用浅层地温能对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安
全、改善我国现有能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现具有非常重要的现实意义。
参考文献
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