淺層地溫能資源開發(fā)利用發(fā)展綜述.pdf

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1、第49卷第2期地質與勘探Vo1．49No．22013年3月GE0L0GYANDEXPI0RAT10NMarch．2013淺層地溫能資源開發(fā)利用發(fā)展綜述欒英波，鄭桂森，衛(wèi)萬順(1．北京市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京100195；2．中國地質調(diào)查局淺層地溫能研究與推廣中心，北京100195)[摘要]能源是人類生存、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會文明進步的重要物質保證和必要推動力，是關系國家經(jīng)濟命脈的重要戰(zhàn)略物資。隨著全球變暖、溫室效應和能源緊缺等問題的日益嚴重，作為清潔可再生的淺層地溫能資源逐漸得到各國政府高度重視，到2010年已有43個

2、國家開發(fā)利用這種資源。近年來我國新能源和可再生能源得到了長足的發(fā)展，可再生能源利用的技術水平有了很大提高，產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，特別是淺層地溫能的開發(fā)利用，已從20世紀90年代的起步階段步入快速發(fā)展期，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國淺層地溫能的服務面積已近2×10m，成為建筑節(jié)能的主力軍。本文對國內(nèi)外淺層地溫能資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀進行了概括，特別是熱泵技術，有助于了解和掌握淺層地溫能開發(fā)利用的發(fā)展動態(tài)，對開展淺層地溫能資源評價和工程建設具有重要意義。[關鍵詞]可再生能源淺層地溫能熱泵技術[中圖分類號]TK617[文獻標識碼]A[文章編號

3、]0495—5331(2013)02—0379—5LuanYing-bo，ZhengGui-sen，WeiWan-shun．Reviewoftheshallowgeothermalenergyre-sourcesdevelopmentandutilization[J]．GeologyandExploration，2013，49(2)：0379-0383．雖然目前對淺層地溫能資源的認識尚未統(tǒng)一，但是1淺層地溫能概念的提出利用這種資源為建筑物進行供暖和制冷已開始盛淺層地溫能作為一種積蓄在地下(0～200m)的行，自2004年

4、以來，我國地源熱泵市場規(guī)模年增長無形自然資源，是地球深部的熱傳導和熱對流與太率超過30％，遠高于同期世界20％～22％的平均發(fā)陽輻射共同作用的產(chǎn)物。為地表以下0～200m深展速度，目前已躍居世界第二位(鄭克樓，2012)。度內(nèi)溫度與距離地表1．5m處不被陽光直接照射情從節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的角度看，淺層地溫能已況下(百葉箱)的溫度之間存在常年溫差而形成的成為當前暖通界和地質系統(tǒng)共同關注的熱點問題之能量，是兩個狀態(tài)不同的溫度場之間存在的勢能，又稱作淺層地熱能，屬于地熱資源的一部分(韓再生2國外淺層地溫能開發(fā)利用概述等，2

5、007；衛(wèi)萬順等，2008，2010)。淺層地溫能具有可循環(huán)再生、清潔環(huán)保、分布廣泛、儲量巨大、埋藏較2．1國外開發(fā)利用現(xiàn)狀淺、可就近開發(fā)利用等特點，作為化石能源的替代資淺層地溫能概念在國外文獻中尚未見到報道，源，可以減少污染物排放。但利用熱泵技術開發(fā)利用淺層地溫能資源已有近百目前關于淺層地溫能資源在認識上還存在諸多年的發(fā)展歷程。1948年第一臺地下水源熱泵系統(tǒng)爭議，就目前來說主要有兩大學術派別，一種觀點是在美國俄勒岡州波特蘭市聯(lián)邦大廈運行(Hatten，蓄能的觀點(王訓昌，2007)，非可再生能源，在項目1992)，該

6、系統(tǒng)從設計開始就得到了廣泛的關注設計和應用過程中必須考慮冷熱平衡。另一種觀點(Kroekereta1．，1954)。系統(tǒng)在建成的10年左右內(nèi)認為，該可再生低溫能源是太陽能和深層地熱能綜由于腐蝕和生銹而失效以及當時能源價格低廉等因素，從而導致熱泵系統(tǒng)未能得到深入推廣(knipeet合作用的結果(韓再生等，2007；衛(wèi)萬順等，2008)。[收稿日期]2012—11一O1；[修訂日期]2013一Ol一20_[責任編輯]郝情情。[基金項目]北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)資助計劃(20101)00201100000)和北京平原區(qū)淺層地溫能資源

7、地質勘查項目(pxm2006—000—043289)資助。[第一作者]欒英波(1973年)，男，高級工程師，主要從事基礎地質、城市地質、淺層地溫資源研究。E—mail：lybdkch@126．corn379地質與勘探a1．，1985)。20世紀70年代末，由于世界石油危機，并申請了專利。1948年higersoll和Plass根據(jù)Kdvin歐美等國家再次關注地源熱泵系統(tǒng)。如在美國能源線源概念，提出了地埋管傳熱的線熱源理論，1950部的支持下，俄克拉荷馬州立大學等研究機構對巖年用這種方法測量了土壤的導熱系數(shù)(Hoopere

8、l土體的熱物性、不同形式埋管換熱器的性能進行了a1．，1950)，目前大多數(shù)地源熱泵地埋管的設計皆以深入研究，解決了腐蝕等問題，提升了能源的利用該理論為基礎。美國材料與實驗協(xié)會(AmericanSo-率，使得地下水源熱泵逐漸得到廣泛應用。eietyforTestingandMaterials，1963，1992)19