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其實,北京地質大廈水源熱泵工程只是北京乃至全國淺層地溫能資源利用“滄海”里的一粟。目前沈陽、北京在淺層地溫能資源利用方面已經走在了全國的前面,而天津、山東等地相關項目也在熱火朝天的建設中,全國絕大多數省會城市已經或者正在進行淺層地溫能資源勘查、評估及開發工作。北京奧運村和上海世博軸等示范項目更是成為淺層地溫能開發的“金字招牌”。從全國上下這一波接一波的開發形勢,也可看出這種新能源的魅力所在。

能量約是現有發電裝機容量的1500倍

“淺層地溫能可以說是一種取之不盡用之不竭的綠色新能源。”段金平告訴記者,淺層地溫能推廣本身具有諸多優勢,潛力巨大。

首先,儲量驚人。據專家測算,我國近百米深的土壤每年可采集的低溫能量約是我國目前發電裝機容量10億千瓦的1500倍,而百米內地下水每年可采集的低溫能量也有2億千瓦。經計算僅北京規劃區2000平方千米淺層地溫能的儲量相當于1.07億噸標準煤,如果把目光投向全國,顯然數字將變得更為巨大。

其次,資源開發比較經濟實惠。段金平說,利用淺層地溫能主要是運用地源熱泵技術,根據地下常溫土壤或地下水溫度相對穩定的特性,通過輸入少量的高品位電能,將低品位熱能向高品位轉移,來實現建筑物的供暖和制冷,其效能比可達到3,因此其在經濟上比較合算。1平方米建筑投資約為250元至380元,比同樣滿足供暖、制冷和生活熱水條件的燃氣和空調系統等降低20%～30%,其運行費用明顯低于其他清潔能源,幾年就可收回設備的初始投資,可見其可用性極強。

第三,可循環再生。淺層地溫能的能量主要來源于地球內部的熱能（少部分來自太陽輻射能）,而這兩種能源相對人類歷史來說為可再生資源,從利用該種能源的角度來講,冬季從地層中取出熱量給建筑物供暖,夏季吸收建筑物的熱量釋放到地層中儲存,這樣,全年建筑物冬季采暖所需的熱量,總體上可與來自地球深部的熱傳導和夏季儲存的熱量實現平衡,使淺層地溫能得以能夠持續循環地利用。需要強調的是,地球上的自然能量是在不斷循環的,所以絕大多數地區發展淺層地溫能并不存在一些學者提出的“熱堆積”或“冷堆積”的情況,不需要過分擔憂。

第四,分布廣泛,就近利用。與傳統地熱資源只在局部集中分布的特點不同,淺層地溫能可以說是“俯拾即是”,不受區域地質條件限制,遍布于人們生活的環境,因此可以就近開發、無環境污染、使用方便,是理想的“綠色環保能源”。

全國應用建筑物面積近1.4億平方米

“也正是這些優勢使得淺層地溫能可以在十幾年間迅速發展。北京友誼醫院、用友軟件園等項目都是很好的例子。”段金平向記者表示。

據了解,我國對地源熱泵技術的研究始于20世紀80年代,北京、寧波、廣州等城市上世紀90年代啟動了示范工程,近年來開始大量應用于淺層地溫能的開發利用。全國31個省、市、區均有淺層地溫能開發利用工程,應用淺層地溫能供暖制冷的建筑物面積近1.4億平方米,80%集中在華北和東北南部地區,包括北京、天津、河北、遼寧、河南、山東等省市。北京約有2000萬平方米的建筑利用淺層地溫能供暖和制冷,沈陽市已超過4300萬平方米。北京國家大劇院和奧運村、上海世博軸等標志性工程都使用了地源熱泵系統。最近,全國一些省會城市都在積極著手開發淺層地溫能,11月中旬,由江蘇省地質調查研究院編寫的《南京市淺層地溫能調查評價項目總體設計》,通過了由中國地質科學院組織的審查,將為南京市淺層地溫能合理開發利用和保護提供依據。

中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心楊俊偉告訴記者,一些項目建成以來,表現良好,取得了顯著的節能減排效果。其中,用友軟件園地源熱泵系統是燃煤鍋爐系統耗煤量的1/4,是燃氣鍋爐系統耗氣量的1/4,每年可以減少標煤約6500噸。每年減少排放1.6萬噸二氧化碳、487噸二氧化硫。此外,該項目運行費用為全年33.28元/平方米,非常經濟,被國家能源局評為“科技進步三等獎”。

而北京奧運村再生水熱泵系統每年冬季從再生水中提取能量折合標煤約3600噸,占奧運村采暖總能耗的82％,折合天然氣約270萬立方米,比燃煤采暖可就地減排二氧化碳8600噸,粉塵40噸。項目以排入清河的再生水為水源,冬季從再生水中吸收熱量,熱泵供熱75％的熱量來自于城市廢熱,實現了變廢為寶。夏季比空氣源熱泵節電40％,比冷卻塔方式常規中央空調制冷節電25％以上,發揮削減城市用電高峰的作用。系統一次能源利用率為121％（煤電按33％計）,比熱電聯產項目一次能源利用率高35%～50％。

不被廣泛認知遭到設計單位冷遇

“我們是做的多,宣傳的少。”段金平用略帶玩笑的語氣說道。雖然淺層地溫能作為一種綠色新能源前景被看好,在全國也有了大量的應用實例,但由于社會各界包括開發商及相關部門管理者對這一技術有關知識特別是經濟性和穩定性了解不夠,像建筑設計院等設計單位缺乏經驗,仍未接受該項技術,采取敬而遠之的態度,嚴重制約了資源的開發利用。

除了社會認知不足,淺層地溫能開發還面臨勘查評價滯后等瓶頸因素。勘查評價是淺層地溫能科學開發利用的基礎。該種能源的分布狀態、運移規律、品位高低均受到地質體富水性及導熱性能等制約,了解能量存在的地質條件就顯得十分重要,特別是淺層地溫能開發利用工程中采集和釋放熱的能力和強度與當地地質環境組成、地質環境中的流體部分的活動能力和巖土固體顆粒部分的熱傳導能力有直接關系。所以,在談到一個地區淺層地溫能利用時,首先要掌握該地區的區域地質背景,從宏觀上把握淺層地溫能地質條件和地溫場分布,以便為開發利用奠定基礎。

“工程大部分在地下,是否會給城市地下交通建設以及地下水、地質及生態環境造成影響,這些都需要進一步的調查和評價。”段金平指出。據了解,隨著淺層地溫能利用規模增長,也出現了一些列問題。如地下水地源熱泵系統地下水回灌難,造成水位下降、地面沉降,系統整體不節能,水質污染,地溫場變化。

“我們現在運用的地源熱泵技術主要是消耗電能,所以還是希望國家保持低電價政策,這樣淺層地溫能的經濟效益才能顯現出來。”中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心總工程師冉偉彥向記者表示。其實,冉偉彥所提出的意見,主要反映了能源開發對政府政策扶持的需求。除了低電價訴求,淺層地溫能開發也面臨其他一些政策障礙。比如,很多地區為了保護地下水資源,對利用地下水源熱泵技術開發淺層地溫能大多持謹慎態度。
 

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