李 晉 芝

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

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我國(guó)地?zé)峁┡F(xiàn)狀及展望

李 晉 芝

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

結(jié)合我國(guó)地?zé)峁┡默F(xiàn)狀，介紹了水熱型、地源熱泵、干熱巖三種供暖方式的特點(diǎn)，并分析了三種地?zé)峁┡绞皆谖覈?guó)的發(fā)展前景，最后提出了幾點(diǎn)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)建議。

地?zé)峁┡?，地源熱泵，地?zé)豳Y源，發(fā)展前景

0 引言

我國(guó)空氣污染情況逐年加重，各個(gè)城市的霧霾問(wèn)題不斷凸顯，不可再生能源呈現(xiàn)短缺局面，使人們?cè)絹?lái)越關(guān)注對(duì)于清潔的、可再生能源的開(kāi)發(fā)以及利用。在清潔能源中，地?zé)嵴紦?jù)著極為重要的地位，但是，現(xiàn)階段仍未被我們合理的利用。在地?zé)崮茉粗校袦\熱、水熱以及干熱等3種類(lèi)別。我國(guó)是世界上地?zé)崮茉春辛孔疃嗟膰?guó)家，總的地?zé)崮茉春辛窟_(dá)到了全球總地?zé)崮茉戳康?/6左右。但是，對(duì)于地?zé)崮茉吹睦眯蕝s偏低，仍然存在很大的上升空間，對(duì)于地?zé)崮茉锤咝Ю玫男枨笕匀缓艽?。通過(guò)地?zé)崮茉刺峁崃縼?lái)供應(yīng)給供暖系統(tǒng)，是目前地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)中最為直接的方法。我國(guó)利用地?zé)徇M(jìn)行供暖，可以極大的優(yōu)化供暖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并且還可以有效的降低供暖系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)于城市減排降霾有著極為重要的意義。

1 我國(guó)地?zé)峁┡默F(xiàn)狀分析

1.1 水熱型地?zé)峁┡默F(xiàn)狀分析

所謂水熱型指的是通過(guò)所開(kāi)采的地下井，來(lái)抽取地下水資源，將水中的熱量經(jīng)由相應(yīng)地?zé)徂D(zhuǎn)換裝置，而傳導(dǎo)至供熱管網(wǎng)之中，再經(jīng)由管網(wǎng)而輸送至每一個(gè)用戶(hù)。我國(guó)早在上千年前就已經(jīng)開(kāi)始利用水熱型地?zé)徇M(jìn)行采暖，而在現(xiàn)階段，對(duì)于水熱型地?zé)峁┡膽?yīng)用更是大規(guī)模、高效率的開(kāi)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)于水熱型地?zé)峁┡瘧?yīng)用水平已達(dá)到了世界先進(jìn)行列，地?zé)崮茉蠢昧恳策_(dá)到了全球最高。我國(guó)天津市以及咸陽(yáng)市應(yīng)用水熱型地?zé)峁┡顬榈湫汀，F(xiàn)如今，在天津市共有近150個(gè)地?zé)峤粨Q站，對(duì)于地?zé)崴睦昧窟_(dá)到2 600萬(wàn)t/年，總的供熱面積達(dá)到了1 200萬(wàn)m2，占據(jù)了天津市供熱總面積的1/10左右，是我國(guó)利用地?zé)峁┡偭康囊话胱笥?。咸?yáng)市共開(kāi)鑿的地?zé)峋當(dāng)?shù)量達(dá)50個(gè)，每年對(duì)地?zé)崴睦每偭扛哌_(dá)400萬(wàn)m3，可以為260萬(wàn)m2的面積提供供暖服務(wù)。在水熱型供暖技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，以往所采用的開(kāi)發(fā)設(shè)備相對(duì)落后，整體故障率高。而現(xiàn)階段，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)已經(jīng)研發(fā)出了梯級(jí)能源利用裝置以及信息自動(dòng)化管控體系，不斷的推動(dòng)我國(guó)地?zé)衢_(kāi)采技術(shù)朝著世界先進(jìn)水平靠攏。

1.2 地源熱泵供暖的現(xiàn)狀分析

所謂地源熱泵供暖指的是通過(guò)對(duì)地下一些較淺位置的地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)，不僅可以使人們?cè)谙奶飓@得供冷服務(wù)，同時(shí)也可以使人們?cè)诙精@得供熱服務(wù)。在20世紀(jì)40年代末期，美國(guó)學(xué)者研發(fā)了世界第一臺(tái)地源熱泵裝置，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限，其未能被廣泛的推廣應(yīng)用。在20世紀(jì)70年代，全球范圍內(nèi)爆發(fā)了嚴(yán)重的能源短缺問(wèn)題，才促使地源熱泵技術(shù)有了快速的發(fā)展與進(jìn)步。在美國(guó)，每年對(duì)于地?zé)岜孟到y(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出了極快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并且今后定會(huì)有一個(gè)更加快速的增長(zhǎng)量。我國(guó)所擁有的地源熱泵系統(tǒng)量多達(dá)5 000多個(gè)，地源熱泵對(duì)地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)面積也高達(dá)2.4億m2。對(duì)于地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用大多位于華北以及東北區(qū)域，并且多是用于供冷系統(tǒng)之中。我國(guó)一直在對(duì)地源熱泵供暖技術(shù)進(jìn)行探討，也開(kāi)發(fā)出了不少的先進(jìn)技術(shù)，但大部分屬于商業(yè)開(kāi)發(fā)性的探索，還不曾有較為系統(tǒng)化的研究，依然有待進(jìn)一步的研究與探索。

1.3 干熱巖供暖的現(xiàn)狀分析

我們將干熱巖又稱(chēng)為工程型地?zé)?，其指的是處于地下較深位置的、不含有水分以及蒸汽的、非常致密的一些熱巖體，其組成多為變質(zhì)巖類(lèi)以及結(jié)晶巖類(lèi)。干熱巖自身有著非常高的溫度值，表現(xiàn)出很強(qiáng)的干熱性能。通常情況下，在干熱巖的上層位置會(huì)覆蓋著一層沉積巖，該層沉積巖起到一定的保溫、隔熱作用，使干熱巖的溫度可以維持在150 ℃～600 ℃的范圍之內(nèi)，能夠當(dāng)成熱能被開(kāi)發(fā)利用。最早利用干熱巖資源的國(guó)家是美國(guó)，其在20世紀(jì)末期著手研究利用工業(yè)尺度上的干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)。隨后，日本也逐漸加快了對(duì)干熱巖利用技術(shù)的研究。然而，現(xiàn)階段所有的干熱巖資源開(kāi)發(fā)均用于發(fā)電方面，幾乎沒(méi)有涉及干熱巖供暖技術(shù)的研發(fā)。而國(guó)內(nèi)對(duì)于干熱巖資源利用技術(shù)的研發(fā)更晚，目前僅僅處于起步時(shí)期，還未進(jìn)行更深層次的技術(shù)研究。然而，在2014年我國(guó)青海曾鉆獲了溫度為150 ℃的干熱巖，使我國(guó)對(duì)于干熱巖技術(shù)的研發(fā)有了很好的基礎(chǔ)保障。

2 我國(guó)地?zé)峁┡l(fā)展前景展望

2.1 水熱型地?zé)峁┡l(fā)展前景展望

我國(guó)水熱型地暖能源的含量相對(duì)豐富，尤其是中—低溫水熱型地?zé)崮茉吹暮繕O多。依照有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在沉積盆地中含有大量的水熱型地?zé)豳Y源，并且我國(guó)的沉積盆地面積高達(dá)4.2×104km2，是總國(guó)土面積的40%左右，而且在各個(gè)省內(nèi)均有分布。所以，對(duì)于水熱型地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)，擁有非常大的潛力。然而，在進(jìn)行水熱型地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)砂巖回灌堵塞的技術(shù)難題，這也是制約我國(guó)水熱型地?zé)豳Y源深入開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵所在。所以，我們應(yīng)當(dāng)更加深入的對(duì)砂巖回灌問(wèn)題進(jìn)行研究，以解決水熱型地?zé)豳Y源利用中的難題，使該供暖技術(shù)得以更加廣泛的推廣應(yīng)用。

2.2 地源熱泵供暖前景展望

在地源熱泵供暖技術(shù)中，可以利用非常少的能源，而將一些較低品位的熱量轉(zhuǎn)換為較高品位的熱量。我國(guó)逐漸的推行節(jié)能減排政策，熱源泵供暖技術(shù)定會(huì)被更加深入的開(kāi)發(fā)利用。其具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：1)我國(guó)城市中集中供暖系統(tǒng)存在一定的不足，在遠(yuǎn)離城市中心的郊區(qū)，大多是通過(guò)中、小型鍋爐的方式進(jìn)行供暖，如此便需要消耗大量的能源，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)極大的污染問(wèn)題。而地源熱泵供暖則能夠解決城市供暖中的不足，可以廣泛的應(yīng)用于農(nóng)村以及郊區(qū)等處的供暖系統(tǒng)中。2)在東北及華北等地，存在很多的干枯油井以及地?zé)峋?，我們能夠?qū)Υ思右岳?，如此便可以使前期開(kāi)發(fā)成本大大減少。3)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的轉(zhuǎn)型，涉及節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)得到了全方位的扶持。而地源熱泵供暖具有節(jié)能、環(huán)保、潔凈等優(yōu)點(diǎn)，定會(huì)被大力扶持，其前景非常樂(lè)觀。

2.3 干熱巖供暖前景展望

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)所擁有的干熱巖資源儲(chǔ)量是2.1×107EJ，換算成標(biāo)準(zhǔn)煤，其總量相當(dāng)于15萬(wàn)億t標(biāo)準(zhǔn)煤。能夠被開(kāi)采的干熱巖資源為其總儲(chǔ)量的2%左右，是水熱型地?zé)豳Y源總量的近170倍，干熱巖資源的開(kāi)發(fā)有非常大的空間。單從技術(shù)方面講，只要開(kāi)采的深度達(dá)到一定值，均可以開(kāi)采到干熱巖，其不會(huì)受制于地域的制約。我國(guó)只要擁有干熱巖開(kāi)發(fā)的先進(jìn)技術(shù)手段，其定會(huì)在全國(guó)范圍內(nèi)被大量的推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

地?zé)豳Y源具有清潔、環(huán)保的特點(diǎn)，而且是極為珍貴的資源。對(duì)地?zé)豳Y源利用時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視對(duì)其的保護(hù)，這樣才可以可持續(xù)的利用地?zé)豳Y源。同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)不斷的強(qiáng)化地?zé)峁┡嚓P(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究，讓地?zé)豳Y源更加全面的被社會(huì)所利用，為我國(guó)社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富。在開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好以下幾點(diǎn)工作：

1)完善地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的相關(guān)法律體系，以避免地?zé)豳Y源被隨意開(kāi)采、過(guò)度開(kāi)采等問(wèn)題發(fā)生。同時(shí)，制定完善的法律體系，也是對(duì)我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)采的一種指導(dǎo)。

2)加快對(duì)地?zé)峁┡录夹g(shù)、新工藝的研發(fā)。例如，開(kāi)發(fā)梯級(jí)利用技術(shù)以及低溫輻射技術(shù)等，使地?zé)峁┡写嬖诘募夹g(shù)問(wèn)題得以有效解決，為地?zé)峁┡耐茝V應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

3)強(qiáng)化國(guó)際上的技術(shù)合作，將國(guó)外先進(jìn)的地?zé)峁┡夹g(shù)引進(jìn)到國(guó)內(nèi)，更好的推動(dòng)我國(guó)地?zé)峁┡夹g(shù)快速發(fā)展。

[1] 焦宏照,李 英,王 娜.低溫地?zé)峋?熱泵機(jī)組供暖的經(jīng)濟(jì)性分析[J].建筑節(jié)能,2016(4)：106-107.

[2] 劉曉剛.房屋建筑地?zé)峁┡?jié)能施工技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(14)：91-92.

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Domestic geothermal heating status and prospects

Li Jinzhi

(Taiyuan Technology University Building Design Academy, Taiyuan 030024, China)

Combining with domestic geothermal heating status, the paper introduces features of three kinds of heating methods including hydrothermal system, geothermal heating pump and hot dry rock geothermal system, analyzes their development prospect in China, and finally puts forward some geothermal resources developing suggestions.

geothermal heating, ground-source heat pump, geothermal resources, development prospect

1009-6825(2016)34-0129-02

2016-09-27

李晉芝(1984- )，女，工程師

TU832

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