我国浅层地热能开发利用浅析

我国浅层地热能开发利用浅析作者:周洁地热能是地球内部贮存的热能，它包括地球深层由地球本身放射性元素衰变产生的热能——深层地热能及地球浅层由接收太阳能而产生的热能——浅层地热能。

前者以地下热水和水蒸气的形式出现，温度较高，主要用于发电、供暖等生产生活目的，其技术已基本成熟，欧美国家有很多用于发电，我国则多用来直接供热。

这种地热能品位较高，但受地理环境及开采技术与成本的影响因而受限较大；后者由太阳能转换而来，蕴藏在地球表面浅层的土壤中，温度比较稳定，冬季温度略高于当地平均气温30C～50C，夏季比室温低。

其开发成本和技术相对也低，且不受地理环境的影响，特别适合于建筑物的供暖与制冷，因而受到了暖通空调及节能行业越来越多的关注。

浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，冬季将赋存于地层中的低位热源转化为可以利用的高位热源，为建筑物供热：夏季根据同一原理为建筑物制冷。

由于地下温度十分稳定且很接近房屋居住所需的温度，因此，相对于燃煤、燃油的供暖供冷系统，以大地为提取热量或排放热量的热源热泵能耗大幅度，同时还减少了燃烧产物的排放和制冷剂如氟利昂的用量，对保护环境十分有利。

目前，浅层地热能开采利用的经济深度一般小于200m。

一、世界地源热泵技术与浅层地热能应用发展趋势“热泵”的概念是由瑞士人于1912年提出的，按其冷热源的性质分为空气源热泵和地源热泵两大类。

用于浅层地热能开发利用的热泵系统被统称为“地源热泵系统”。

至2005年，世界上33个国家已安装了130万台地源热泵装置，总装机157231MWt，是2000年的2.98倍，每年增长24．4％，占世界地热直接利用总装机容量的56．5％，已是地热供暖(14．9％)的3．8倍。

从地源热泵利用的能量看，2005年达到24076GWh，是2000年的3．72倍，每年增k30％。

据不完全统计，目前地源热泵装机容最最多的国家依次是：美国、瑞典、德国、瑞七、加拿大、澳大利亚。

在美国，每年可安装1-6万套地源热泵机组，超过600个学校安装了地源热泵系统进行供暖和制冷：在瑞士，由于高原气候条件，冬天日照少，地源热泵系统以每年15％的速度快速增长。

至目前，瑞士有超过25万台地源热泵系统在运行，成为世界上利用地源热泵密度最大的国家；在英国，尽管地质条件非常复杂，但是地源热泵技术也因其众多的优势而迅速发展到整个英国。

涉及领域有：私人建筑、房地产开发、公共设施等；目前，瑞典的地源热泵安装基本占总需求负荷的60％。

由于地源热泵技术的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛利用。

近几年，各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。

从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能(蕴藏于地球浅部岩土体中的低温能源)，将是地热资源开发利用的主流和方向。

二、我国浅层地热能开发利用现状我国具有较好的热泵科研成果与应用基础，早在20世纪50年代天津大学率先开展了我国热泵的研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组。

但由于多种原因，发展缓慢，直到80年代末90年代初，才又开始了研究地源热泵的热潮。

进入2l纪以来，我国在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质研究等方面取得了一批显着成果。

随着传统能源的紧缺和人们对开发新能源和再生能源的重视以及热泵技术的日益成熟，热泵技术及低品位地热能的开发利用得到了快速发展。

我国政府十分重视热泵技术和浅层地热能的开发利用工作。

1994年3月国务院批准了<中国21世纪议程下的可持续能源计划》。

1997年11月原国家科委与美国能源部在北京签署了《关于地热能源生产与应用的合作协书》，中美两国政府开始了可再生能源领域的技术合作，成为中国地源热泵发展的一个里程碑。

根据议定书在中国建立了一系列地源热泵的示范工程，首开了政府扶持与引导地源热泵发展的先河。

2000年6月，由中国科学技术部在北京主办了“美国七一气型地源热泵技术交流大会”，进一步推动了热泵技术的运用。

从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到普遍推广，每年以10％-15％的速度增长，京津地区发展速度最快。

据中国地质调查局的资料显示，至2005年末，浅层地温能应用面积约2000万m2。

2005年以来，中国地源热泵的应用明显加快，应用区域和范围不断扩大，在北京、山东、河南、辽宁、河北、山西、江苏、浙江、湖北、上海、西藏等地都建有地源热泵工程。

北京是我国应用地源热泵技术开采浅层地热能对建筑物进行供暖空调较早且发展最快的城市之一。

近年来，采用浅层地热能为建筑物供暖空调的]：程数量迅速增加。

到2004年底，北京已有200多个单位总计420万m2的建筑面积利用浅层地热能供暖或供冷。

其建筑物类型有普通住宅、办公大楼、高级宾馆，也有学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、档案馆、体育场馆、厂房、污水场站，景观水池等。

其中，地下水地源热泵系统最大单项：I：程建筑面积达18万m2。

沈阳在地源热泵技术城市级推广方面是力度最大的城市，被建设部确定为“推广应用地源热泵试点城市”。

他们在全国率先成立了市地源热泵规划建设管理办公室，各区县(市)政府、开发区管委会也分别成立了地源热泵规划建设管理办公室。

2006年12月28日，沈阳市成立了市地源热泵协会。

还成立了地源热泵系统专家组，有多位知名专家参加，并开展了技术规程、地下水回灌、建筑物防沉降、地下水环境监测和设备研发等方面的17项科研课题，为科学、安全地推进地源热泵技术应用工作提供了保障。

到2007年底，沈阳市地源热泵技术应用面积累计已达2000万平方米。

随着我国能源结构政策的调整，以燃煤和耗电为主的锅炉采暖、空气源热泵供冷的传统方式，将会被更加高效的以浅层地热能为热源(或冷源)的地源热泵供暖(或供冷)方式所取代。

随着地源热泵技术的逐步发展，在我国建筑物供暖(或供冷)中，浅层地热能所占的比重也将愈来愈高。

三、我国地源热泵技术及浅层地热能开发利用面临的问题地源热泵技术及浅层地热能的开发利用，虽然在我国取得了明显成效，但由于发展时间短，总体上还处于起步阶段，地区发展很不平衡，存在的一些问题也日益显现，需要我们认真研究和解决，否则将直接影响着浅层地热资源的科学开发和持续利用。

主要问题是：1、社会认知程度低。

当前社会对浅层地热能资源的认知度还很低，人们对赋存于地壳表层丰富的浅层地热能资源的特点及其热泵技术了解不多，甚至相当一部分专业设计人员对此也缺乏了解，直接影响浅层地热能的广泛应用。

很多地方已经形成了使川传统能源的基础设施、管理服务设施和体系，对传统能源使用存在惯性。

传统的能源使用方式也在进行技术改造，扩大规模，形成了．与地源热泵技术的竞争和冲突问题。

地源热泵技术综合投资和运行成本的价格优势，未能被全面认识，甚至出现了政府热、市场冷的局面。

2、开发技术水平不高。

目前我国浅层地热能利用面临的问题首先是这项技术在我国还没有达到成熟，缺少这方面的设计、安装、维修技术人员，相关的生产厂家也太少，大多数人对它还比较陌生，欧美国家的土壤、气象条件与我国差异较大，不能照搬别人的现成技术，适合我国特点并满足不同要求的地源热泵系列产品尚未形成，有待积极开发。

3、国家及各级政府缺少必要的扶持和激励政策。

浅层地热能资源开发利用潜力很大，资源的可再生、无污染的优势，是任何化石燃料所不能替代的。

但由于初期一次性投入较大，要取得经济上的规模效益，需要各级政府在财税等政策上予以扶持，否则，全面推广和应用会受到一定的限制。

就全国而言，目前仅有北京等几个省市出台了鼓励政策，对用热泵技术进行供暖(供冷)的，市财政按照其受益的建筑物面积给予补助。

但有些地区不但没有鼓励政策，反而出台了限制政策，如：不仅对取出的地下水收费，而且对同灌到地下的源水再次收费，增加了企业负担，使企业利用浅层地热能的节能、环保效果朱能在经济效益上得到体现，因而大大限制了热泵技术和浅层地热能的利用和发展。

四、我国地源热泵技术及浅层地热能发展对策当前我国的能源利用效率仍明显低于世界平均水平，随着我国国民经济的继续快速发展，能源的供需矛盾将会日益尖锐。

浅层地热能的开发利用已逐渐在我国兴起，并呈快速增长之势。

因此，为促进浅层地热能资源的合理开发利用，必须采取如下对策与措施：1、政府应加大扶持力度，出台相关政策、法规，激励浅层地热能资源的开发利用浅层地热能开发利用工程的初投资较高，但运行管理费用低，并具有清洁、高效、节能的特点，是具有很好的开发前景和可持续利用的清洁能源。

各级地方政府可以参照北京市政府的做法，对用地热能供暖(或供冷)的，可以按照建成的供暖(或供冷)的建筑面积，财政上给以补贴，以此支持和鼓励热泵技术的推广应用，推进浅层地热能的开发和利用。

建议中央财政在可再生能源发展专项资金中，安排一部分资金专门支持和鼓励示范区的浅层地热能的开发利用。

2、依靠科技进步和创新，提高浅层地热能应用技术水平浅层地热能利用涉及到资源勘奄评价、地下换热、热泵、建筑物内供热制冷系统、自动控制等诸方面的配套技术，涉及多。

相互联系、借鉴的应用技术，既需要自身的提高，也需要相互协调配合方面的强化和提高。

当前，尤其应加强地下换热技术，适合我国特点和需要的地源热泵产品研制及产品的系列化、标准化。

系统设计优化和相关仪器的研制等．以推动整体技术水平的提高。

3、推动示范工程的建设，带动各地浅层地热能资源的开发利用我国南北温度差异大，地质条件复杂，浅层地热能在一个地区成功应用的经验受地区具体条件的限制，并不能完全适用于其他地区。

不同方式的利用经验，也有其特性和相应的利用模式。

浅层地热能在一个地区的推广应用，除了吸收普遍的经验外，更重要的是应结合本地具体的条件，建立符合本地实际的示范性工程，摸索方法、总结推广经验，带动面上的开发利用。

五、结语利用地热热泵开发浅层地热能的技术和资源条件已经具备，热泵的高效率和高度环保更赢得世界的青睐，因此，热泵技术和产业正在全世界得到高速发展。

我国也已具备相应的发展条件，发展前景非常看好。

参考文献：1、李传统．新能源与可再生能源技术．南京：东南大学出版社，2005．2、郑克校．世界浅层地热能开发利用现状及我国的发展前景．地热能，2007．23、吕悦、莫然等．中国地源热泵技术应用发展情况调奄报告(2005--2006)．工程建设与设计，2007．9作者简介：周洁(1972一)，女，河北平乡人，山两省社会科学院能源经济研究所助理研究员。