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淺層地熱能的特點與意義

來源 時間:12/28/2015

恒有源科技發展集團(微信號:HYYESSTD)專注於淺層地能作為建築物供暖的替代能源的科研、開發和推廣。致力於原創技術的產業化發展,實現為建築物無燃燒智慧供暖(冷),大力發展地能熱冷一體化新興產業。

 

      淺層地熱能接近常溫,品位較低,需要通過熱泵技術將其品位提升後加以利用。淺層地熱能既可以作為熱泵的低溫熱源用於供熱,也可以作為熱泵的冷卻源用於製冷。通過熱泵技術將淺層地熱能用於建築的供熱和製冷具有很多優勢,同時也存在很多需要注意的問題。

一、淺層地熱能的優勢

      (1)分佈廣泛。淺層地熱能在地球表層以下接近均勻分佈,到處都有,從地下水、地下土壤和江河湖海等地表水中都能採集到淺層地熱能,可以根據專案的條件在周邊就近提取和利用,不需要大規模的集中開採和遠距離輸送,不需要大規模一次性投資建設。

      (2)儲量巨大。據測算,我國近百米內的土壤每年可採集的淺層地熱能是我國目前發電裝機容量4×108kW的3750倍,而百米以內地下水每年可採集的淺層地熱能也有2×108kW。

      (3)穩定持續。淺層地熱能是一種溫差勢能,其溫度一年四季相對穩定,冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調冷源。

      (4)清潔環保。淺層地熱能作為一種清潔的可再生能源,主要通過熱泵技術進行採集利用。利用淺層地熱能不會像利用化石燃料那樣排放大量的CO2、SOX、NOx、粉塵等燃燒產物,對環境造成嚴重污染,引起溫室效應、酸雨、土地沙漠化等問題。因此,開發利用清潔無污染的淺層地熱能資源已是社會發展的必然趨勢。

二、淺層地熱能的不足

      (1)淺層地熱能是一種品位很低的能源,不能作為獨立的能源使用,必須借助熱泵才能利用,運行時需要消耗一部分高品位能源,主要是電能。同時,淺層地熱能的有效利用是一項系統工程,涉及能量的採集、提升、釋放等三部分。

      如果應用條件不合適、設計施工不合理、產品性能不合格或者運行管理不到位,都有可能造成投資過大或者運行成本過高,使用戶的經濟負擔過重,不利於淺層地熱能的推廣應用。

      (2)淺層地熱能的採集受所在地水文地質條件的影響較大。儘管淺層地熱能理論上均勻分佈於地球表層以下,存在於地下水、地下土壤和江河湖海等地表水中。但實際應用中,在不同的水文地質條件下利用淺層地熱能的成本差異是相當大的。

      對於利用地下水的情況,必須考慮到使用地的水文地質條件,確保可以通過打井獲得充足的地下水資源,同時還要保證地下水在被提取溫度之後可以順利回灌至地下。

      在無法得到充足的地下水源或地下水很難回灌的地區,可以採取在地下埋設換熱管的方式取代地下水井。這種方法適用於土壤層或細沙層較厚的地區,在以岩石層或卵石層為主的地區使用會因鑽孔成本過高而使投資大幅度增加。

      (3)淺層地熱能的採集受到場地的限制。採集淺層地熱能最常用的方式是地下水井方式和地埋管方式,這兩種方式都需要較大的場地。現在城市中建築的密度越來越大,建築周邊的空地越來越少,這使得利用地下水方式或地埋管方式採集淺層地熱能變得十分困難,尤其是地埋管方式,在城市中心地區已經很難實施。

 

三、開發利用淺層地熱能的意義

      隨著我國經濟的迅猛發展,城鎮化速度不斷加快,建設規模不斷擴大,建築面積不斷增加,建築能耗也在大幅度提高,目前建築能耗已經占到社會總能耗的25.5%,並且比例還在不斷增加,而建築能耗的大部分用於為建築供熱和製冷。

      我國傳統上建築供熱主要依靠燒煤,有熱電聯產集中供熱,大型燃煤鍋爐集中供熱和小型燃煤鍋爐分散供熱等幾種形式。燃煤鍋爐產生大量的煙塵,是城市大氣中可吸入顆粒物PM2.5的主要來源之一,嚴重污染城市環境,同時還增加了煤、灰、渣等的運輸量,增加了市政交通的壓力,造成運輸車輛尾氣的二次污染。

      當前,我國北方城鎮供熱熱源已經嚴重不足,而各地政府出於對節能減排和環境保護的考慮,都已經嚴格限制燃煤電廠和燃煤供暖鍋爐的建設。因此,很多有條件的城市只能發展天然氣供暖。但是,天然氣是一種不可再生資源,我國的天然氣資源十分有限,天然氣管道的建設速度也趕不上我國城鎮化的發展速度,不能從根本上解決我國建築能源需求的問題。

      淺層地熱能屬於一種可再生的清潔能源,分佈廣泛,獲取方便,利用熱泵技術只需要消耗少量的電,就可以為建築供熱和製冷。利用它可以避免遠距離輸送和管網的建設,可以迅速有效地解決城市周邊郊區縣、新城區和開發區等熱網尚未覆蓋地區的建築供熱問題,還可以解決大型公用建築的冬季供熱和夏季製冷問題,可以成為城市集中供熱的重要補充。利用淺層地熱能可以為各地區的城鎮化發展提供能源保證,並進一步推動和促進我國的節能減排和環境保護工作。

來源_《中國地能》雜誌

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