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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是清潔、高效的，具有較高的能源效率、經濟效益和環境效益。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、綠色環保、可循環利用等優勢，在世界范圍內備受關注，成為各國貫徹可持續發展戰略、提高建筑節能效果的首選技術，也當之無愧地成為中國在經濟高速發展及城市化進程加速推進過程中提倡的10大建筑節能新技術之一。發展淺層地能（熱）是解決能源短缺問題，平衡發展與消耗矛盾的重要出路。發展、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、河北省住房和城鄉建設廳聯合舉辦的“河北省淺層地熱能推廣利用技術交流會”在石家莊西山賓館召開。來自政府、院校、企業、媒體等150多人參加了此次會議。與會專家就淺層地能（熱）的應用現狀、經濟性評價、關注問題、發展前景等展開了深入地探討，并現場參觀了河北省建設服務中心辦公樓地源熱泵項目。
國務院原參事王秉忱表示，這是2008年12月《國土資源部關于大力推進淺層地熱能開發利用的通知》（國土資發〔2008〕249號 ）下發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、建設廳相關負責人均表示，這次會議既有國土資源部與住房和城鄉建設部的領導有關研究單位專家的講話、講課，也有國內外利用淺層地熱能的宏觀戰略形勢分析和推進工作部署，以及具體的實踐示范工程經驗總結，必將積極支持淺層地熱能資源的開發利用工作，為河北省城市建設三年大變樣和新農村建設，為構建資源節約與環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生的大地熱流的綜合作用下，存在于地殼下近表層數百米內的恒溫層中的土壤、砂巖和地下水里的低溫地熱能。淺層地能（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、北京郊區的菜窖、溫室以及利用防空洞為室內降溫等等，都是淺層地能（熱）的原始應用。
淺層地能（熱）是一種清潔的可再生資源，其開發利用對于節能減排、保護環境具有重要的作用。近年來我國利用淺層地熱能供暖制冷的建筑工程數量及面積增加迅速，目前已超過6000萬平方米，服務工程也由原來以中小型項目為主向大型項目發展。
特點及優勢
淺層地能（熱）是太陽能的一種存在形式，是地熱可再生能源家族中的一名新成員。由于淺層地下收集了太陽射向地球60％的能量，相當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”；
與傳統地熱相比，具有投資及運營風險較小、易于回灌、可再生性強、對地下水影響小、地域局限性小等優勢，并且淺層地能不屬于國家礦產資源，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，經過電力做功，輸出可被人們所用的高品位熱的設備，熱泵技術是近年來在全世界倍受關注的新能源技術。
熱泵有幾種？
根據熱源不同，熱泵可分為空氣源熱泵、水源熱泵、地緣熱泵。據統計，目前已竣工工程中采用水源熱泵系統的約占58%，采用地緣熱泵的約占37%，采用空氣源熱泵系統的只占5%。
工作原理是什么？
熱泵主要由蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四部分組成。熱泵機組設備內專置一種吸熱介質——冷媒，它在液化的狀態下低于零下20℃，與外界溫度存在著溫差，因此，冷媒可吸收外界的熱能，在蒸發器內部蒸發汽化，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轉化為液化狀態，在轉化過程中，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，這便是該產品的獨特之處，也是市場潛力的理由所在。
與其它設備相比，熱泵有什么優勢？
1、成熟技術（集成），性能可靠；2、高效、低耗、環保、安全；3、一套設備冬夏兩用：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，年周期內環境系統基本維持熱平衡；4、無任何污染排放的綠色環保系統。
淺層地能的采集技術
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、建筑等帶來嚴重影響，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、大大降低系統生命周期，因此從上個世紀70年代后受到嚴格限制發展。
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，其優點有：安裝費用比垂直式埋管系統低，應用廣泛，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，其優點有：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：單井抽灌采集技術是一個以水為介質的密閉循環的熱量采集裝置。運行過程中沒有水資源消耗，對區域地下水狀態和地質結構無影響，大大減少從能源開發到能源使用的過程投入；顯著提高能源利用率，與傳統電鍋爐相比節電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條件的土壤取熱。在地下水資源豐富的地區采用單井抽灌比較理想，在無水或者少水地區采用地埋管式較為理想。
應用現狀及發展前景
國外
瑞士Zoelly在1912年首次提出利用淺層地熱能作為熱泵系統低溫熱源的概念，并申清了專利，標志著地源熱泵系統的問世。但真正意義的商業應用只有10幾年的歷史，且發展相當迅速。現今，地緣熱泵已在北美、歐洲等地廣泛應用，技術趨于成熟。美國正在實現每年安裝40萬臺地緣熱泵的目標；與美國情況不同，在瑞士、奧地利、丹麥等北歐國家，主要利用淺層地熱資源，采用地下土壤中埋盤管的地源熱泵，用于室內地板輻射供暖及提供生活熱水。據1999年統計，家用供暖設備中，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
20世紀80年代初至90年代末，隨著城市能源結構的變化，在我國暖通空調領域掀起一股“熱泵熱”，熱泵供暖制冷的應用在一些大城市日益廣泛。
進入21世紀以來，隨著國家相繼出臺了支持可再生能源開發利用的一些方針政策，地源熱泵行業有了較快發展。據初步統計，全國范圍內，除港、澳、臺地區外，31個省、直轄市、自治區均有熱泵項目，熱泵工程應用數量逐年增加，而且形成了成倍數增加的趨勢。企業的資本從100萬元到數億元不等，但還是以中小企業居多，這說明地源熱泵行業目前還是處于起步階段。目前，我國境內地緣熱泵系統生產企業主要集中在北京、廣東和山東3個省、市，約占全國生產企業總量的70%，另外30%主要來自上海、江西、遼寧、內蒙古、四川、天津等地。
問題與對策
就目前淺層地能（熱）存在的問題，專家們認為主要表現在3個方面：
1、政府支持和補貼尚顯薄弱，各項法規亟待健全。目前，雖然出臺了國家的《可再生能源法》、《節約能源法》、《水法》和《可再生能源發展的專項資金管理辦法》以及地方性政策，比如北京市9部委聯合發布的《關于發展熱泵系統的指導意見》和近期的“補充說明”等，政府對推動熱泵技術比前幾年有了很大改善。但仍存在多頭管理、缺乏監督機制等問題，影響熱泵技術的推廣應用。
2、地源熱泵產品型號和規格相對較少，并且以國外的原配件組裝的產品為主。有些國外地源熱泵公司在國內投資建廠（合資為主），國內生產水源熱泵較大的企業是山東省富爾達空調設備有限公司，還有北京恒有源、華清集團、清華同方等，我國自主知識產權的產品很少，研發力度不夠。
3、技術應用方面。首先，地源熱泵技術是暖通空調技術與水文地質條件相結合的綜合技術，兩者缺一不可，由于從業人員不了解水文地質條件而導致工程失敗，如在運行過程中發現回灌成了大問題等等。其次，在一些工程中，設計與應用地源熱泵系統時忽視了冷熱的平衡問題。三是缺乏必要的地下監測工作，大部分已建熱泵工程未建立地下水與巖土的監測系統（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計中，需要開展探討適應地源熱泵系統的地質環境綜合評價方法。六是設計中缺少對地熱泵供圖的經濟合理性分析。七缺少必要的宣傳和推廣活動。八技術隊伍良莠不齊。
針對以上問題，原國務院參事，建設部環境中心主任王秉忱開出了以下“藥方”：
1、繼續加大政府對地源熱泵技術推廣應用的支持力度，逐步建立相關鼓勵政策和健全工程建設的技術審批和工程運行的監督管理制度。應結合不同地區的環境特征，制定地方能源使用種類和區域布局的專門規劃，在整體規劃中加強可再生能源的使用力度。
2、對設計、施工和監管部門建立專項設計施工資質管理制度，實行市場準入制和工程的監理制以及技術人員的培訓上崗制，以保證施工隊伍的技術水平和工程質量。
3、隨著地源熱泵技術的不斷推廣應用和深入發展，還應逐步開展結合我國特征的、較詳細的相關規程規范的編制工作。組織不同領域的專家，從各自的專業領域出發，結合地源熱泵系統的特點，編制綜合性的技術規程規范，以指導地源熱泵行業的健康發展。
4、建立國家專項基金，大力支持地源熱泵技術的研發力度。
5、在必要的規程規范中，明文規定任何地源熱泵工程都必須建立地下水與巖土監測系統，以保證對地質環境的了解和地源熱泵系統的正常運行。
6、在全國主要大中城市和經濟發達地區，開展淺層（100米以上）的巖土熱物性參數測試工作，建立全國與地源熱泵工程有關的水文地質數據庫。
7、成立國家級多學科的專家組，對擬建大型地源熱泵系統工程，有計劃地開展經濟、技術、地質環境綜合評價。
8、廣泛開展地熱泵技術的宣傳和推廣活動。
9、加強對大型地源熱泵工程的優化設計管理，使其真正達到節能，環保，經濟。
鏈接：我國支持地熱能開發的相關政策
2006年1月1日實施的《中華人民共和國可再生能源法》，地熱能的開發與利用被明確列入新能源所鼓勵的發展范圍，地熱能源首次被列入政策扶持范圍；
2007年6月，《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》中，明確提出要“推進風能、太陽能、地熱能、水電、沼氣、生物質能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開發和建設”，地熱能再次成為被關注的焦點；
2008年12月，《國土資源部關于大力推進淺層地熱能開發利用的通知》（國土資發〔2008〕249號 ）提出，按照“在開發中保護，在保護中開發”的要求，摸清淺層地熱能資源，編制開發利用規劃，科學利用淺層地熱能，統籌當地經濟社會與資源、環境協調發展。加強組織領導，抓好技術培訓，制定優惠政策，實行規范管理，促進淺層地熱能開發利用工作健康發展。這為地熱能的開發掀起了新一輪的熱潮。
