利用浅层地热能可以部分替代化石能源,用于供暖和制冷,减少温室气体的排放,是节能减排的有效措施。近年来,随着地源热泵技术的日益成熟,浅层地热能资源开发利用在发达国家全面地普及和发展。到2005年世界上33个国家已安装了130万台地源热泵,每年增长24.4%。欧洲对地源热泵的深入研究已经超过20年,大多数的需求是供暖,安装地源热泵最多的国家是瑞典,德国、瑞士、英国、荷兰、挪威等国家,热泵应用的发展很快,并制定了国家或企业的技术标准。在美国每安装的热泵系统为5—6万套,超过600个学校采用地源热泵供暖和制冷。
利用浅层地热能替代化石能源用于供暖,避免了煤炭、天然气等燃烧排放的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳和煤尘等,保护了环境。浅层地热能还替代了空气源空调,在地源热泵制冷的过程中,减少了向室外环境中排放热量。大气环境直接影响人类生存质量。传统的供暖方式和空气源空调制冷,都是单向排放热量到大气环境中,这是造成局部环境恶化的重要原因。利用浅层地热能在保护大气环境方面的正面效益是显著的,而对岩土环境的影响还未见负面报道。
浅层地热能资源在我国应用的区域非常广泛。浅层地热能资源的科学利用为建立节约型社会、节能减排和发展循环经济提供了有效的途径。近十年来,在政府支持和倡导下,我国一些大城市陆续开展浅层地热能资源的开发利用,相关技术发展速度较快,其中北京、沈阳走在了全国前列。近5年来,北京建成的浅层地热能资源开发利用项目已达500余项,供暖面积超过1000万平方米;沈阳的浅层地热能资源的应用面积达1800万平方米;2006年,北京市完成了节能减排的指标,其中浅层地热能资源的开发利用做出了应有的贡献。浅层地热能技术的应用在北京2008年奥运会和上海2010年世博会中成为绿色环保亮点。北京市正在制订的《北京市平原区浅层地温资源评价及利用规划》,可以作为示范,向全国推广。目前,全国范围内除港、澳、台地区以外的31个省市区均有浅层地热能资源开发利用项目。2005年全国人大通过了《可再生能源法》。国家的“十一五”计划提出了节能降耗和节能减排的具体目标。有关政府部门制定相关政策,各省市相继出台一些地方规定,有力推进了浅层地热能资源开发利用技术的推广。例如在北京开发利用浅层地热能资源政府给予财政补贴;沈阳要求全市范围内具备条件的建筑都要使用浅层地热能资源开发利用系统;成都、重庆、宁波等城市都设立可再生能源专项资金,用于浅层地热能资源开发利用的产业化发展,相关企业可享受贴息贷款、高新技术企业待遇等优惠政策。
在利用浅层地热能的地源热泵工程中也出现了一些问题,例如:热泵工程或地下换热系统不能正常运转、效率降低等。应该分析区别是地源热泵技术本身的问题,还是没有按照有关技术要求设计、施工和运行出现的问题。一些地区没有进行浅层地热能的勘查评价,没有制定科学的开发方案就盲目开发,是造成这些问题的根本原因。
浅层地热能勘查包括:区域浅层地热能调查和地源热泵工程浅层地热能勘查。浅层地热能的评价是一个环环紧扣完整的程序,在野外实地勘察、试验的基础上,首先计算换热功率、供暖期取热量和制冷期排热量,然后计算浅层地热容量,再利用取得的上述数据进行数值模拟,预测地下温度场的长期动态变化,评价浅层地热能是否达到动态平衡,论证供暖期取热量和制冷期排热量的保证程度,并进行浅层地热能开发的环境影响评价。评价地下水和地表水换热系统的水循环利用量,还必须满足建设项目水资源论证的要求。只有通过浅层地热能勘查评价,取得利用与保护浅层地热资源所必须的地质资料,才能减少开发风险,取得浅层地热能开发利用最大的社会经济效益和环境效益,并保证资源的可持续利用。
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第一作者简介:韩再生,1948年生于北京市,研究员,中国能源研究会地热专业委员会副主任,中国地质调查局 水文地质环境地质部 处长,长期从事水文地质、环境地质、地热地质的勘查、研究、教学和管理工作。
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