国土局资源开发利用探讨

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我市地理位置比较偏僻，除少数地热资源外，本地尚未探明其它能源矿产资源，所有能源物资均从外地运来，运距大，成本高。能源利用方式主要以火电、煤、气、油等常规能源为主，除少量太阳能和风能外，其它能源尚未得到开发利用。浅层地温能利用是一种新型的优质环保能源，在北京、天津等大城市已广泛推广，技术日臻成熟。浅层地温能具有可再生性、储量大、清洁环保和可用性强等特点，因此，推广利用浅层地温能资源，有利于优化我市能源结构，促进多能互补，提高能源利用效率。

一、基本概念和特点

浅层地温能一般是指地球浅表层数百米内（＜200m）的土壤、砂石和地下水中所蕴藏的一种低温热能，其能量主要来源于太阳辐射和地球梯度增温。浅层地温能资源广泛存在于浅层表地层的洹温带中，受四季气候的影响较小，温度相对恒定，再生迅速，可循环使用。其主要特点如下：

1.储量巨大

据专家测算，我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量是我国目前发电装机容量的3750倍，百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。

2.清洁环保

浅层地温能的开发利用是利用有关技术装备对浅层土壤或地下水进行冷热交换，以实现对建筑物的供暖（冬季）或降温（夏季），整个过程中，不消耗土壤或水，可以实现供暖（冷）区域的污染排放，无环境污染。

3.可用性强

据北京、天津等浅层地温利用程度较高地区统计，浅层地温能建筑投资约250～380元/平方米，比同样满足供暖、制冷和生活热水条件的燃气和空调系统等能耗降低20～30%，其运行费用明显低于其他清洁能源，且能就地取材，免于运输，无废渣、无污染，经济实用。

二、浅层地温能的开发利用技术

浅层地温能的转换主要采用热泵技术。热泵技术是全世界近年来倍受关注的一项新型能源技术，其基本原理基于逆卡诺循环，采用电能驱动，从低温热源中吸取热量，并将其传输给高温热源以供使用，传输到高温热源中的热量不仅大于所消耗的能量，而且大于从低温热源中吸收的能量，在标准工况下，系统消耗一个单位的能量，从低温热源中提取二个单位的能量，合在一起输出三个单位的能量。目前比较成熟的技术包括：

1.水源热泵系统

水源热泵利用地球表面浅层水吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能。根据水的来源不同，又可以进一步分为地热水水源热泵系统、地下水（深井水）水源热泵系统和地表水水源热泵系统等（见图1）。

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1）地下水水源热泵技术

同空气、土壤和浅表水体等其他热源相比，地下水资源丰富、很少受气候变化影响，因此，冬季使用不会像空气源热泵那样易结霜，或者像地表水那样易结冰，既适用于中小型建筑又可用于大型建筑。常规地下水热泵系统使用的多为深50m以内的浅井，并可分为井－沟渠型和井－井两种类型。井－沟渠型只有一口（组）抽水井，从井中抽出的地下水流经蒸发器（或冷凝器）放出（或吸收）热量后，直接排入沟渠或另作它用，不再灌回地下。井－井型则包括一口（组）抽水井和一口（组）回灌井，从抽水井抽出的地下水使用后经回灌井灌回地下，通常将抽水井置于回灌井上游并保持一定距离。

2）地表水水源热泵技术

湖水、河水水源热泵:湖水、河水水源热泵的利用在取水结构和处理等方面的研究因所需资金较大，发展也不快，而且湖水、河水等经升温或降温后再排回水源当中去，对自然界生态有无影响还要进一步观察。

污水源热泵:采用污水作为水源热泵的热源，根据污水夏季温度低于室外温度，冬季高于室外温度的特点，用热泵利用污水冷热能。污水源热泵系统按照其使用的污水的处理状态可分为以未处理过的污水作为热源的污水源热泵系统、以二级出水或中水作为热源的污水源热泵系统；按照热泵机组机房的布置情况可分为集中式、半集中式和分散式的污水源热泵系统。

海水源热泵:海水在一定的使用条件下是热泵机组非常好的热源形式之一。在25～50米水深位置海水的温度基本恒定（5～8℃），主要用于中等规模及大规模的热泵系统中。我市沿海地区海水资源丰富，经济比较发达，在资源、技术、资金等方面都具备了相应的发展条件。引进国外先进的技术，开发大型区域海水供热供冷热泵机组，特别是在夏热冬冷地区，已成为节约能源、保护环境的有效途径。

2.土壤源热泵系统

土壤源热泵系统（见图2、3）是一种利用地下浅层地温能资源的既可供热又可制冷并提供生活热水的一种节能环保的技术。现采用的技术主要为土－气型地热泵技术。

土－气型地热泵技术所利用的能源是常温土壤中的能量，采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式，直接从浅

图2土壤源热泵制热系统层土壤取热或向其排热，不受地下水开采的限制，推广的范围更大、更灵活。它只要有足够进行热交换的浅层土壤(-3.5℃以上的土壤或地下水)就可满足地热泵所要求的技术条

图3土壤源热泵制冷系统件。土－气型地源热泵技术减少了地热转换成热水和冷水的过程其热损失减少能源效率更高供暖、制冷运行费用更低。

三、国内外浅层低温能开发利用现状

（一）国外浅层低温能开发利用现状

“地源热泵”的概念最早出现于1912年。20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，地源热泵才开始得到重视。经过50年的发展，目前地源热泵技术在北美和欧洲已经非常成熟，成为广泛采用的一种供热空调系统，有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。

在欧洲，地源热泵主要应用于新建房屋，系统末端可以提供地板辐射采暖。但在各个国家的发展并不平衡，其中瑞典普及广泛，市场成熟，90%的房屋安装了地源热泵，而英国、丹麦等国家才刚刚起步。

在美国，20世纪50年代，水源热泵就作为一种商品开始生产。1985年，美国已经拥有1.4万台地能中央空调系统（即利用地下浅层地热资源如地下水、土壤或地表水等的既可以供热又可以制冷的高效节能的空调系统）；到目前已经安装了40多万台，而且以每年10%的速度稳步增长。2000年，美国商业建筑中地能中央空调系统已占空调总保有量的25%，其中新建筑占40%。

（二）国内浅层地温能开发利用现状

我国在地源热泵领域的研究始于20世纪80年代初。但当时由于能源价格的特殊性，以及其他一些因素的影响，地源热泵的推广非常缓慢。

到了20世纪90年代以后，由于受国际大环境的影响以及地源热泵自身所具备的节能和环保优势，这项技术日益受到重视,得到了较快发展和推广。

目前全国浅层地热能服务面积超过6000万平方米，主要集中在北京、上海、天津、沈阳、河北等地；仅北京市就已完成热泵项目超过500个，1200多万平方米的建筑利用地源热泵系统供暖制冷，其中既有普通住宅、公共建筑，也有工业厂房、宾馆商场。近年来，河南、陕西、内蒙古、山东、安徽、湖北、湖南、广东等省也都开始了开发利用浅层地温能的探索和试点工作，浅层地热能开发利用前景广阔。

四、我市开展浅层地温能资源工作的建议

我市拥有丰富的海水资源，又是著名的“温泉之乡”，开发利用浅层地温能资源具有得天独厚的条件。我市应积极创造条件，加大开发利用浅层地温能资源的力度。

（一）摸清家底，科学制定规划。浅层地温能资源丰富，分布广泛，积温稳定，开发技术日臻成熟，是一种很好的环保替代能源。但对地温能资源进行地质勘查评价，是合理开发利用新能源的前提和基础。因此，首先应委托科研技术力量雄厚的单位（如北京市地质矿产勘查开发局、天津地热勘查开发设计院等），按照节约能源、提高能源利用效率、保障能源安全的原则，开展我市浅层地温能资源调查评价和环境评估工作，为今后的开发利用提供详细的数据。在调查评价评估的基础上，科学编制我市浅层地温能资源发展规划，使浅层地温能在我市能够科学、有序利用。

（二）加大政府引导，推广能源利用新技术。开发利用浅层地温能具有显著的社会效益和环保效益，符合发展循环经济、建设节约型社会的要求，但因其初期投资成本较高、社会认可度较低等原因，亟需加强政府引导。一是要做好技术评估，进行小范围试点。建议由有关主管部门，按照规定的程序，对于该技术及其使用效果，进行经济、技术、环境的评估，在明确宜用范围、使用限制、配套技术和设备、以及必须采取的保护环境和生态的措施的条件下，选择小范围进行试点，建设浅层地温能资源利用示范工程。二是对比多种新型能源利用方式，择优选择。目前，新型能源的使用存在多种可替代的产品结构和技术路线，我市应根据能源使用的历史、现状和基础设施条件，本着加大使用新型可再生能源种类、数量的思路，把浅层地温能开发作为其中一种重要形式，进行综合对比，灵活选择最佳方案，提高新型可再生能源的使用比重。三是给予费税减免或资金补贴。开发商和业主作为新型能源的选择者，其决策的主要依据均偏重于经济方面，因此可以采取相应的政策措施，对于使用可再生能源的业主合理合法减免税负、给予补贴；对于积极改造传统能源设施的工程建设项目，给予减免基础设施配套费等优惠政策；对于新型可再生能源技术、设备提供商可适当减免营业税；对于新型可再生能源的研制和相应投资部分给予适当额度的贴息贷款。

（三）加强相关技术研发，提高能源利用效率。科学开发利用浅层地温能资源，必须坚持节约高效、突出实用性和可操作性的原则，因此，在实验和推广阶段，必须不断加强技术研发。具体工作中，应积极引导企业加大投入力度，开展地下水循环利用评估与对比等试验项目，及时掌握换热井设备和威海当地地层温度、水位、水质变化情况，了解地源井回灌和热能恢复能力。要在试点过程中，注重开展地源井井距试验，收集符合我市实际的各项系数，观测地下换热系统的实际换热(换冷)效果，为管理部门提供可靠的基础数据，降低开发运营成本，不断提高利用效率。