淺談地?zé)崮茉丛诠┡I(lǐng)域的應(yīng)用

胡樂(lè)偉

摘 要：地?zé)崮茉词强稍偕那鍧嵞茉?，能夠利用在民用領(lǐng)域，將會(huì)有效減少民用能源消耗及污染，緩解能源緊張和供應(yīng)的壓力，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都提倡節(jié)能減排、環(huán)保，隨著電地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)地?zé)崮茉磳⒁云洫?dú)有的優(yōu)勢(shì)取代煤、電供熱、供電，成為居民小區(qū)供熱能源的主體。

關(guān)鍵詞：地?zé)崮茉?；?yīng)用

1.淺層地?zé)崮芘c熱泵技術(shù)

地?zé)崮芾冒òl(fā)電和熱利用兩種方式，技術(shù)均比較成熟，在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用，近5年來(lái)全世界地?zé)崮軣崂媚昃鲩L(zhǎng)約13%。淺部地?zé)崮苁侵傅乇硪韵碌乃形镔|(zhì)，比如地下水、沉積物、巖石等所含有的熱量，以它們所具有的溫度來(lái)顯示。淺部地?zé)崮苁且环N可重復(fù)再生的、可無(wú)間斷獲取的、可持續(xù)利用的、清潔環(huán)保的能源，也是經(jīng)濟(jì)上可行、技術(shù)上可靠的能源。目前，從地下大約200米的深度內(nèi)獲得地?zé)崮茉矗脕?lái)提供房屋的供暖以及供冷（降溫）所需的能源是沒(méi)有問(wèn)題的。

經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)與實(shí)踐，以地下水開(kāi)采井、井下?lián)Q熱器以及換熱樁等技術(shù)途徑獲得淺部地?zé)崮茉?，這些技術(shù)與熱泵技術(shù)結(jié)合使用。熱泵可以從溫度較低的熱源中獲取熱量，釋放出較高溫度的、可利用的熱量。使用水源熱泵供暖，采用地源熱泵技術(shù)，通過(guò)深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)將地下水在建筑物內(nèi)部完成熱交換，被稱作“地溫空調(diào)”。它可以徹底取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)，被稱為21世紀(jì)的“綠色空調(diào)技術(shù)”。與傳統(tǒng)冷暖空調(diào)相比，“地溫空調(diào)”制冷制熱速度很快，吹出來(lái)的風(fēng)要柔和很多，不像傳統(tǒng)空調(diào)那樣干和燥熱，而且省電。以傳統(tǒng)分體式懸掛空調(diào)為例，夏冬兩季平均耗電量約為1780W/h，而地溫空調(diào)的耗電量?jī)H為650W/h。

與燃燒天然氣、煤炭或電力驅(qū)動(dòng)的供暖系統(tǒng)比較，在向用戶供應(yīng)相同熱量的情況下，熱泵需要的常規(guī)電能要少75%，可以節(jié)約40%的一次能源，CO2的排放量約可減少68%，SO2排放量約可減少93%，NO2排放量約可減少73%，這可以大大改善城市大氣污染問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)城市內(nèi)的排熱量約可減少77%，又可以大大緩解城市熱島現(xiàn)象。有資料顯示，我國(guó)地下近百米深度內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量是我國(guó)目前發(fā)電裝機(jī)容量4億千瓦的3750倍，而地下百米內(nèi)地下水每年可采集的低溫能量也有2億千瓦。北京平原區(qū)按6900平方公里計(jì)算，每年可開(kāi)采淺層地溫能的資源量相當(dāng)于1.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

運(yùn)用水源熱泵技術(shù)，只需要用少量的電能，就可以將地下水中的熱能轉(zhuǎn)化為高位的能源使用，采暖時(shí)其能效轉(zhuǎn)化比可以達(dá)到4比1以上，即消耗1千瓦的電能可以得到4千瓦的熱量，與燃煤鍋爐房方式相比，采暖可節(jié)能60%，與熱電聯(lián)產(chǎn)方式相比，采暖可節(jié)能40%。與其他供暖設(shè)備相比，采用水源熱泵系統(tǒng)供曖初期投入成本比較高，一個(gè)采用井下?lián)Q熱器的供暖系統(tǒng)的投資成本要比常規(guī)的燃油的、燒天然氣的或用電力驅(qū)動(dòng)的供暖系統(tǒng)的投資成本高20%至30%。但每年的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用要低許多，根據(jù)核算，地?zé)峁嵯到y(tǒng)必須在經(jīng)過(guò)4到6年的運(yùn)行后，其投資成本加上運(yùn)行費(fèi)用會(huì)比其他常規(guī)的供暖系統(tǒng)便宜。但考慮到能源價(jià)格的顯著增加，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，基于淺部地?zé)岬墓┡到y(tǒng)只要運(yùn)行1至2年后就會(huì)比常規(guī)的供暖系統(tǒng)便宜。如果將供冷包括在內(nèi)，那從運(yùn)行初始就將更加經(jīng)濟(jì)。

2.深層地?zé)崮芘c開(kāi)采技術(shù)

地球深處地?zé)崮苁菢O其豐富的。鉆探技術(shù)與以回灌為主的熱儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步是開(kāi)發(fā)利用這種地?zé)崮艿募夹g(shù)關(guān)鍵。目前，這種技術(shù)進(jìn)步使深部地?zé)崮茉诮?jīng)濟(jì)上具有了可行性。

3.深層地?zé)崮芘c淺層地?zé)崮荛_(kāi)采相結(jié)合

由于深層與淺層地?zé)崮荛_(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用中通常采用二者結(jié)合的設(shè)計(jì)方式。例如某處供暖時(shí)，從深層地?zé)衢_(kāi)采井中提取的溫度較高的地?zé)崴?，直接?jīng)過(guò)板式換熱器將部分熱量交換給風(fēng)機(jī)盤(pán)管中所用的供暖用循環(huán)水，以達(dá)到基本不消耗電能的前提下解決一部分體育館供暖熱源；經(jīng)過(guò)熱交換后的地?zé)崴疁囟冉档蜑?5℃左右，該溫度的地?zé)崴m然不能直接用于供暖，但仍具有很高的品味，所以采用熱泵繼續(xù)提取45℃地?zé)崴械臒崃拷粨Q給風(fēng)機(jī)盤(pán)管中所用的供暖用循環(huán)水，以達(dá)到消耗少量電能的前提下解決大部分體育館供暖熱源的目的，經(jīng)熱泵提取熱量后的地?zé)崴疁囟壤^續(xù)降低至15℃～2O℃后，經(jīng)回灌井回灌至地下。15℃～2O℃的地?zé)崴毓嘀恋叵潞螅?jīng)過(guò)大地地層的自身加熱作用后，溫度又自動(dòng)變?yōu)?0℃以上，在這一過(guò)程中，絕大部分能量來(lái)自于土壤，僅消耗微量的電能循環(huán)地?zé)崴?，這也就是深層地?zé)岣咝Ч?jié)能的原因所在。制冷時(shí)，從淺層水源空調(diào)開(kāi)采井中提取的溫度恒定為15℃的淺層地下水，經(jīng)過(guò)熱泵吸收風(fēng)機(jī)盤(pán)管中所用的制冷用循環(huán)水中的熱量，風(fēng)機(jī)盤(pán)管中所用的制冷用循環(huán)水溫度降低（約為7℃），從而實(shí)現(xiàn)制冷目的；而熱泵將提取的熱量釋放到開(kāi)采出來(lái)的淺層地下水中，淺層地下水溫度升高至約25℃后，經(jīng)水源空調(diào)回灌井回灌至地下?；毓嘀恋叵潞蟮?5℃左右的淺層地下水經(jīng)與土壤換熱后，溫度又變?yōu)榧s15℃，如此周而復(fù)始，達(dá)到制冷的目的。在這一過(guò)程中，僅消耗少量的電能用于轉(zhuǎn)換熱量，而并非用電能產(chǎn)生熱量，這也就是水源中央空調(diào)技術(shù)非常節(jié)能的原因所在。在整個(gè)供暖、制冷過(guò)程中，淺層地下水和深層地下水均不與制冷、供暖用水混合，而是形成單獨(dú)的一個(gè)密閉循環(huán)系統(tǒng)，且均為物理作用而非化學(xué)作用，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境和地下水資源產(chǎn)生任何影響，這也正是地?zé)豳Y源屬于綠色能源的原因所在。

在我國(guó)，這是一種新興的產(chǎn)業(yè)，讓人接受還需要有一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程。由于沒(méi)有相關(guān)的政策，開(kāi)發(fā)商并沒(méi)有使用的積極性。比如，在某大城市，政府建城市熱力管網(wǎng)每平方米要投400元，天然氣則要投340元，而征收城市建設(shè)四源費(fèi)時(shí)只收100元～200元，其中，熱力部分只收取25元～50元，顯然，政府有暗補(bǔ)，財(cái)政掏了大頭。于是，許多用戶傾向于選擇政府已經(jīng)買(mǎi)過(guò)單的城市熱力和天然氣。對(duì)于采用淺層地能供暖，用戶是有積極性的，但房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商則沒(méi)有采用的積極性。另外一個(gè)原因是受我國(guó)普遍的生活條件所限，許多項(xiàng)目只考慮供暖，不考慮提供制冷，更不考慮提供熱水，這樣，地?zé)峁┡膬?yōu)越性就不能充分發(fā)揮出來(lái)。

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