恒有源科技发展集团（微信号：HYYESSTD）专注于浅层地能作为建筑物供热的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展，实现为建筑物无燃烧供热，大力发展地能热冷一体化新兴产业。
我们常说“地下一定深度对应一定温度”，说的就是地下各点与温度的对应关系。为了科学地描述地下的这种特性，我们可以引入温度场的概念。图1是某地冬季浅层地下温度场的情况。
将地下温度场里温度相同的点连接起来我们就得到了“等温线”，等温线上的各点温度是相同的。地表面上各点的温度都等于大气的温度，例如是-15℃。因此地表面构成了一条-15℃的等温线。
如果我们向地下掘进，发现越深的地方温度越高，当深度达到1米时，温度可达0℃；深度到30米时，温度可达15℃。于是我们又得到了地下0℃和15℃的等温线，以此类推。假如地下的土壤砂石是均匀的，各方向的物理特性相同，那么对应上述温度的等温线都是水平的，如图1中的实线。图1中的虚线是与等温线垂直的另一组线，它表明了热量流动的方向。
设想我们把一个取热装置埋在地下一定深度，通过取热装置不断地从地下获取热量。在取热过程中，取热装置的表面温度始终不变且低于周围土壤砂石的温度。取热装置改变了地下温度场，如图2。等温线不再是水平的了。在靠近取热装置的地方，等温线与取热装置的外形相近；在远离取热装置的地方，等温线又接近水平。
监测取热装置周围地下温度场的变化对正确设计取热装置和确定取热装置的间距是很重要的。
图3是某取热装置周围的某一温度（例如15℃）的等温线随时间变化图。在取热装置工作之前，地下各点的温度都是15℃。取热装置从11月15日开始运行以后，靠近它的区域温度会降低，形成了热影响区。图3的灰色区域就是在12月15日测得的热影响区。随着供热时间增长，上述热影响区会逐渐扩大。
热影响区的大小和形状与地质条件有关，也与取热装置的工作方式和运行方式有关。
图4是恒有源科技发展集团有限公司某单井循环换热地能采集装置的热影响区图。由于单井换热以地下水为介质进行换热，换热介质直接浸润地下的泥土，井内外的换热强度较大，使得热影响区底部较平坦，形成近似“水桶”的形状。
恒有源集团最近推出了一种叫“地能热宝”的产品，它的取热装置是全封闭的，与岩土体的换热只靠取热装置表面的传热，系统是间断工作的，图5是该装置的热影响区图。我们看到，与单井循环相比，“地能热宝”的热影响区是靠近取热装置的“水瓶”状。
根据热影响区的形状和区内的温度分布不仅可以较准确地计算取热装置的供热量，还可以帮助我们科学地确定取热装置的间距。
两个取热装置如果距离太近，同时工作时会互相影响，使取热装置周围的温度太低，取热效率下降。相反地，假如设计取热装置的距离太大，又会占用过多的土地，使得技术经济性下降。所以，正确地确定取热装置之间的距离很必要。
在没有进行地下温度场监测的情况下，我们只能凭经验值估算热影响区的大小，在设计时避免两个热影响区重叠。有了地下温度场监测的数据，我们就可以更准确地确定它。
图6是两个“地能热宝”同时工作的热影响区图，我们看到，虽然一个取热装置已经进入了另一个取热装置的热影响区内，但由于“地能热宝”的热影响区的特殊的形状，即使它们的热影响区相互重叠，在两上取热装置共同作用的地方，温度仍然比较高。据此，我们可以确定，对于“地能热宝”的取热装置，间距可以为2-3m。（作者：恒有源科技发展集团总工程师 孙骥）
来源_《中国地能》
