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2024年11月24日
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編者按：世界能源趨勢告訴我們，人類最理想的能源應(yīng)是清潔、高效的，具有較高的能源效率、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，世界能源需求和供給矛盾也使人們不得不尋找各種可再生的新能源。淺層地能（熱）以其儲量巨大、分布廣泛、綠色環(huán)保、可循環(huán)利用等優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，成為各國貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、提高建筑節(jié)能效果的首選技術(shù)，也當(dāng)之無愧地成為中國在經(jīng)濟高速發(fā)展及城市化進程加速推進過程中提倡的10大建筑節(jié)能新技術(shù)之一。發(fā)展淺層地能（熱）是解決能源短缺問題，平衡發(fā)展與消耗矛盾的重要出路。發(fā)展、利用淺層地能（熱）迫在眉睫。為此，本刊將對淺層地能（熱）做系列報道。
5月18日，由河北省國土資源廳、河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳聯(lián)合舉辦的“河北省淺層地?zé)崮芡茝V利用技術(shù)交流會”在石家莊西山賓館召開。來自政府、院校、企業(yè)、媒體等150多人參加了此次會議。與會專家就淺層地能（熱）的應(yīng)用現(xiàn)狀、經(jīng)濟性評價、關(guān)注問題、發(fā)展前景等展開了深入地探討，并現(xiàn)場參觀了河北省建設(shè)服務(wù)中心辦公樓地源熱泵項目。
國務(wù)院原參事王秉忱表示，這是2008年12月《國土資源部關(guān)于大力推進淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的通知》（國土資發(fā)〔2008〕249號 ）下發(fā)后第一次召開的淺層地能（熱）會議，表明河北省在大力推廣淺層地能（熱）方面的積極態(tài)度，這對于淺層地能（熱）在全國的推進具有十分重要的意義。
河北省國土資源廳、建設(shè)廳相關(guān)負(fù)責(zé)人均表示，這次會議既有國土資源部與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的領(lǐng)導(dǎo)有關(guān)研究單位專家的講話、講課，也有國內(nèi)外利用淺層地?zé)崮艿暮暧^戰(zhàn)略形勢分析和推進工作部署，以及具體的實踐示范工程經(jīng)驗總結(jié)，必將積極支持淺層地?zé)崮苜Y源的開發(fā)利用工作，為河北省城市建設(shè)三年大變樣和新農(nóng)村建設(shè)，為構(gòu)建資源節(jié)約與環(huán)境友好型社會做出貢獻！
何謂淺層地能？
所謂淺層地能（熱）是在太陽能照射和地心熱產(chǎn)生的大地?zé)崃鞯木C合作用下，存在于地殼下近表層數(shù)百米內(nèi)的恒溫層中的土壤、砂巖和地下水里的低溫地?zé)崮堋\層地能（熱）是一個從有人類開始就為人的生存供暖的熱能，延安的窯洞、北京郊區(qū)的菜窖、溫室以及利用防空洞為室內(nèi)降溫等等，都是淺層地能（熱）的原始應(yīng)用。
淺層地能（熱）是一種清潔的可再生資源，其開發(fā)利用對于節(jié)能減排、保護環(huán)境具有重要的作用。近年來我國利用淺層地?zé)崮芄┡评涞慕ㄖこ虜?shù)量及面積增加迅速，目前已超過6000萬平方米，服務(wù)工程也由原來以中小型項目為主向大型項目發(fā)展。
特點及優(yōu)勢
淺層地能（熱）是太陽能的一種存在形式，是地?zé)峥稍偕茉醇易逯械囊幻鲁蓡T。由于淺層地下收集了太陽射向地球60％的能量，相當(dāng)于人類每年能耗的近2萬倍，加上地核芯熱綜合作用，這個地層形成相對恒溫層帶，因此：
與傳統(tǒng)能源相比，淺層地能具有儲量巨大、再生迅速、分布廣泛、溫度四季適中，并且取之不盡、用之不竭的特點，是巨大的“綠色能源寶庫”；
與傳統(tǒng)地?zé)嵯啾?，具有投資及運營風(fēng)險較小、易于回灌、可再生性強、對地下水影響小、地域局限性小等優(yōu)勢，并且淺層地能不屬于國家礦產(chǎn)資源，不需要支付資源費用。
淺層地能與熱泵
什么是熱泵？
人們所熟悉的“泵”是一種能提高位能的機械設(shè)備，比如水泵主要是提高水位或增加水壓，而“熱泵”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低位熱，經(jīng)過電力做功，輸出可被人們所用的高品位熱的設(shè)備，熱泵技術(shù)是近年來在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。
熱泵有幾種？
根據(jù)熱源不同，熱泵可分為空氣源熱泵、水源熱泵、地緣熱泵。據(jù)統(tǒng)計，目前已竣工工程中采用水源熱泵系統(tǒng)的約占58%，采用地緣熱泵的約占37%，采用空氣源熱泵系統(tǒng)的只占5%。
工作原理是什么？
熱泵主要由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四部分組成。熱泵機組設(shè)備內(nèi)專置一種吸熱介質(zhì)——冷媒，它在液化的狀態(tài)下低于零下20℃，與外界溫度存在著溫差，因此，冷媒可吸收外界的熱能，在蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)汽化，通過熱泵機組中壓縮機的工作提高冷媒的溫度，再通過冷凝器使冷媒從汽化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為液化狀態(tài)，在轉(zhuǎn)化過程中，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲備水，使水溫升高，達到制熱水的目的，這便是該產(chǎn)品的獨特之處，也是市場潛力的理由所在。
與其它設(shè)備相比，熱泵有什么優(yōu)勢？
1、成熟技術(shù)（集成），性能可靠；2、高效、低耗、環(huán)保、安全；3、一套設(shè)備冬夏兩用：冬季從地下水和土壤取熱，向建筑物供熱，夏季向地下水和土壤放熱，向建筑物供冷，年周期內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)基本維持熱平衡；4、無任何污染排放的綠色環(huán)保系統(tǒng)。
淺層地能的采集技術(shù)
淺層地能（熱）的提取方法很多，主要有抽水井式、地埋管式和單井抽灌式。
1、抽水井式：這是國外在1964年提出的利用淺層地能采暖的方案。工作原理是在地上開鑿兩眼以上水井，從其中一口井取出地下水進入機組放熱，之后地下水溫度降低進入第2口井（回灌井）回灌于地下。由于這種方式會破壞地下水的自然分布，對地質(zhì)、建筑等帶來嚴(yán)重影響，引起地下水交叉感染，并且會引起取水井塌陷和回水井堵塞、大大降低系統(tǒng)生命周期，因此從上個世紀(jì)70年代后受到嚴(yán)格限制發(fā)展。
2、地埋管式：這種方式分為水平埋管、垂直埋管和螺旋埋管等形式。對于水平式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：安裝費用比垂直式埋管系統(tǒng)低，應(yīng)用廣泛，使用者易于掌握，其缺點有：占地面積大，受地面溫度影響大，水泵耗電量大；對于垂直式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：占用土地面積小，管路及水泵用電少，其缺點是鉆井費用較高。
3、單井抽灌式：單井抽灌采集技術(shù)是一個以水為介質(zhì)的密閉循環(huán)的熱量采集裝置。運行過程中沒有水資源消耗，對區(qū)域地下水狀態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)無影響，大大減少從能源開發(fā)到能源使用的過程投入；顯著提高能源利用率，與傳統(tǒng)電鍋爐相比節(jié)電3/4，大大減少了供電配置。
地埋管式與單井抽灌式互為補充以解決所有地質(zhì)條件的土壤取熱。在地下水資源豐富的地區(qū)采用單井抽灌比較理想，在無水或者少水地區(qū)采用地埋管式較為理想。
應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景
國外
瑞士Zoelly在1912年首次提出利用淺層地?zé)崮茏鳛闊岜孟到y(tǒng)低溫?zé)嵩吹母拍睿⑸昵辶藢＠?，?biāo)志著地源熱泵系統(tǒng)的問世。但真正意義的商業(yè)應(yīng)用只有10幾年的歷史，且發(fā)展相當(dāng)迅速?，F(xiàn)今，地緣熱泵已在北美、歐洲等地廣泛應(yīng)用，技術(shù)趨于成熟。美國正在實現(xiàn)每年安裝40萬臺地緣熱泵的目標(biāo)；與美國情況不同，在瑞士、奧地利、丹麥等北歐國家，主要利用淺層地?zé)豳Y源，采用地下土壤中埋盤管的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。據(jù)1999年統(tǒng)計，家用供暖設(shè)備中，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%，比1996年以前有明顯提高。
國內(nèi)
20世紀(jì)80年代初至90年代末，隨著城市能源結(jié)構(gòu)的變化，在我國暖通空調(diào)領(lǐng)域掀起一股“熱泵熱”，熱泵供暖制冷的應(yīng)用在一些大城市日益廣泛。
進入21世紀(jì)以來，隨著國家相繼出臺了支持可再生能源開發(fā)利用的一些方針政策，地源熱泵行業(yè)有了較快發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計，全國范圍內(nèi)，除港、澳、臺地區(qū)外，31個省、直轄市、自治區(qū)均有熱泵項目，熱泵工程應(yīng)用數(shù)量逐年增加，而且形成了成倍數(shù)增加的趨勢。企業(yè)的資本從100萬元到數(shù)億元不等，但還是以中小企業(yè)居多，這說明地源熱泵行業(yè)目前還是處于起步階段。目前，我國境內(nèi)地緣熱泵系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)主要集中在北京、廣東和山東3個省、市，約占全國生產(chǎn)企業(yè)總量的70%，另外30%主要來自上海、江西、遼寧、內(nèi)蒙古、四川、天津等地。
問題與對策
就目前淺層地能（熱）存在的問題，專家們認(rèn)為主要表現(xiàn)在3個方面：
1、政府支持和補貼尚顯薄弱，各項法規(guī)亟待健全。目前，雖然出臺了國家的《可再生能源法》、《節(jié)約能源法》、《水法》和《可再生能源發(fā)展的專項資金管理辦法》以及地方性政策，比如北京市9部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于發(fā)展熱泵系統(tǒng)的指導(dǎo)意見》和近期的“補充說明”等，政府對推動熱泵技術(shù)比前幾年有了很大改善。但仍存在多頭管理、缺乏監(jiān)督機制等問題，影響熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用。
2、地源熱泵產(chǎn)品型號和規(guī)格相對較少，并且以國外的原配件組裝的產(chǎn)品為主。有些國外地源熱泵公司在國內(nèi)投資建廠（合資為主），國內(nèi)生產(chǎn)水源熱泵較大的企業(yè)是山東省富爾達空調(diào)設(shè)備有限公司，還有北京恒有源、華清集團、清華同方等，我國自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品很少，研發(fā)力度不夠。
3、技術(shù)應(yīng)用方面。首先，地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與水文地質(zhì)條件相結(jié)合的綜合技術(shù)，兩者缺一不可，由于從業(yè)人員不了解水文地質(zhì)條件而導(dǎo)致工程失敗，如在運行過程中發(fā)現(xiàn)回灌成了大問題等等。其次，在一些工程中，設(shè)計與應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)時忽視了冷熱的平衡問題。三是缺乏必要的地下監(jiān)測工作，大部分已建熱泵工程未建立地下水與巖土的監(jiān)測系統(tǒng)（井）。四是缺乏對巖土熱物性特征的了解，未進行實際測試。五在地源熱泵工程設(shè)計中，需要開展探討適應(yīng)地源熱泵系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境綜合評價方法。六是設(shè)計中缺少對地?zé)岜霉﹫D的經(jīng)濟合理性分析。七缺少必要的宣傳和推廣活動。八技術(shù)隊伍良莠不齊。
針對以上問題，原國務(wù)院參事，建設(shè)部環(huán)境中心主任王秉忱開出了以下“藥方”：
1、繼續(xù)加大政府對地源熱泵技術(shù)推廣應(yīng)用的支持力度，逐步建立相關(guān)鼓勵政策和健全工程建設(shè)的技術(shù)審批和工程運行的監(jiān)督管理制度。應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)的環(huán)境特征，制定地方能源使用種類和區(qū)域布局的專門規(guī)劃，在整體規(guī)劃中加強可再生能源的使用力度。
2、對設(shè)計、施工和監(jiān)管部門建立專項設(shè)計施工資質(zhì)管理制度，實行市場準(zhǔn)入制和工程的監(jiān)理制以及技術(shù)人員的培訓(xùn)上崗制，以保證施工隊伍的技術(shù)水平和工程質(zhì)量。
3、隨著地源熱泵技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用和深入發(fā)展，還應(yīng)逐步開展結(jié)合我國特征的、較詳細的相關(guān)規(guī)程規(guī)范的編制工作。組織不同領(lǐng)域的專家，從各自的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，結(jié)合地源熱泵系統(tǒng)的特點，編制綜合性的技術(shù)規(guī)程規(guī)范，以指導(dǎo)地源熱泵行業(yè)的健康發(fā)展。
4、建立國家專項基金，大力支持地源熱泵技術(shù)的研發(fā)力度。
5、在必要的規(guī)程規(guī)范中，明文規(guī)定任何地源熱泵工程都必須建立地下水與巖土監(jiān)測系統(tǒng)，以保證對地質(zhì)環(huán)境的了解和地源熱泵系統(tǒng)的正常運行。
6、在全國主要大中城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，開展淺層（100米以上）的巖土熱物性參數(shù)測試工作，建立全國與地源熱泵工程有關(guān)的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。
7、成立國家級多學(xué)科的專家組，對擬建大型地源熱泵系統(tǒng)工程，有計劃地開展經(jīng)濟、技術(shù)、地質(zhì)環(huán)境綜合評價。
8、廣泛開展地?zé)岜眉夹g(shù)的宣傳和推廣活動。
9、加強對大型地源熱泵工程的優(yōu)化設(shè)計管理，使其真正達到節(jié)能，環(huán)保，經(jīng)濟。
鏈接：我國支持地?zé)崮荛_發(fā)的相關(guān)政策
2006年1月1日實施的《中華人民共和國可再生能源法》，地?zé)崮艿拈_發(fā)與利用被明確列入新能源所鼓勵的發(fā)展范圍，地?zé)崮茉词状伪涣腥胝叻龀址秶?br />
2007年6月，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》中，明確提出要“推進風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⑺?、沼氣、生物質(zhì)能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開發(fā)和建設(shè)”，地?zé)崮茉俅纬蔀楸魂P(guān)注的焦點；
2008年12月，《國土資源部關(guān)于大力推進淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的通知》（國土資發(fā)〔2008〕249號 ）提出，按照“在開發(fā)中保護，在保護中開發(fā)”的要求，摸清淺層地?zé)崮苜Y源，編制開發(fā)利用規(guī)劃，科學(xué)利用淺層地?zé)崮?，統(tǒng)籌當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會與資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。加強組織領(lǐng)導(dǎo)，抓好技術(shù)培訓(xùn)，制定優(yōu)惠政策，實行規(guī)范管理，促進淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用工作健康發(fā)展。這為地?zé)崮艿拈_發(fā)掀起了新一輪的熱潮。
