浅层地热能的特点与意义

2015/12/28 0 3934

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暖的替代能源的科研、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智慧供暖(冷),大力发展地能热冷一体化新兴产业。

    浅层地热能接近常温,品位较低,需要通过热泵技术将其品位提升后加以利用。浅层地热能既可以作为热泵的低温热源用于供热,也可以作为热泵的冷却源用于制冷。通过热泵技术将浅层地热能用于建筑的供热和制冷具有很多优势,同时也存在很多需要注意的问题。

一、浅层地热能的优势

    (1)分布广泛。浅层地热能在地球表层以下接近均匀分布,到处都有,从地下水、地下土壤和江河湖海等地表水中都能采集到浅层地热能,可以根据项目的条件在周边就近提取和利用,不需要大规模的集中开采和远距离输送,不需要大规模一次性投资建设。

    (2)储量巨大。据测算,我国近百米内的土壤每年可采集的浅层地热能是我国目前发电装机容量4×108kW的3750倍,而百米以内地下水每年可采集的浅层地热能也有2×108kW。

    (3)稳定持续。浅层地热能是一种温差势能,其温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。

    (4)清洁环保。浅层地热能作为一种清洁的可再生能源,主要通过热泵技术进行采集利用。利用浅层地热能不会像利用化石燃料那样排放大量的CO2、SOX、NOx、粉尘等燃烧产物,对环境造成严重污染,引起温室效应、酸雨、土地沙漠化等问题。因此,开发利用清洁无污染的浅层地热能资源已是社会发展的必然趋势。

二、浅层地热能的不足

    (1)浅层地热能是一种品位很低的能源,不能作为独立的能源使用,必须借助热泵才能利用,运行时需要消耗一部分高品位能源,主要是电能。同时,浅层地热能的有效利用是一项系统工程,涉及能量的采集、提升、释放等三部分。

如果应用条件不合适、设计施工不合理、产品性能不合格或者运行管理不到位,都有可能造成投资过大或者运行成本过高,使用户的经济负担过重,不利于浅层地热能的推广应用。

    (2)浅层地热能的采集受所在地水文地质条件的影响较大。尽管浅层地热能理论上均匀分布于地球表层以下,存在于地下水、地下土壤和江河湖海等地表水中。但实际应用中,在不同的水文地质条件下利用浅层地热能的成本差异是相当大的。

    对于利用地下水的情况,必须考虑到使用地的水文地质条件,确保可以通过打井获得充足的地下水资源,同时还要保证地下水在被提取温度之后可以顺利回灌至地下。

在无法得到充足的地下水源或地下水很难回灌的地区,可以采取在地下埋设换热管的方式取代地下水井。这种方法适用于土壤层或细沙层较厚的地区,在以岩石层或卵石层为主的地区使用会因钻孔成本过高而使投资大幅度增加。

    (3)浅层地热能的采集受到场地的限制。采集浅层地热能最常用的方式是地下水井方式和地埋管方式,这两种方式都需要较大的场地。现在城市中建筑的密度越来越大,建筑周边的空地越来越少,这使得利用地下水方式或地埋管方式采集浅层地热能变得十分困难,尤其是地埋管方式,在城市中心地区已经很难实施。

三、开发利用浅层地热能的意义

    随着我国经济的迅猛发展,城镇化速度不断加快,建设规模不断扩大,建筑面积不断增加,建筑能耗也在大幅度提高,目前建筑能耗已经占到社会总能耗的25.5%,并且比例还在不断增加,而建筑能耗的大部分用于为建筑供热和制冷。

    我国传统上建筑供热主要依靠烧煤,有热电联产集中供热,大型燃煤锅炉集中供热和小型燃煤锅炉分散供热等几种形式。燃煤锅炉产生大量的烟尘,是城市大气中可吸入颗粒物PM2.5的主要来源之一,严重污染城市环境,同时还增加了煤、灰、渣等的运输量,增加了市政交通的压力,造成运输车辆尾气的二次污染。

    当前,我国北方城镇供热热源已经严重不足,而各地政府出于对节能减排和环境保护的考虑,都已经严格限制燃煤电厂和燃煤供暖锅炉的建设。因此,很多有条件的城市只能发展天然气供暖。但是,天然气是一种不可再生资源,我国的天然气资源十分有限,天然气管道的建设速度也赶不上我国城镇化的发展速度,不能从根本上解决我国建筑能源需求的问题。

    浅层地热能属于一种可再生的清洁能源,分布广泛,获取方便,利用热泵技术只需要消耗少量的电,就可以为建筑供热和制冷。利用它可以避免远距离输送和管网的建设,可以迅速有效地解决城市周边郊区县、新城区和开发区等热网尚未覆盖地区的建筑供热问题,还可以解决大型公用建筑的冬季供热和夏季制冷问题,可以成为城市集中供热的重要补充。利用浅层地热能可以为各地区的城镇化发展提供能源保证,并进一步推动和促进我国的节能减排和环境保护工作。

来源_《中国地能》杂志

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