■ 王 靜/成喜雨

（1.北京節(jié)能環(huán)保促進(jìn)會(huì)，北京 100195；2.北京交通大學(xué)理學(xué)院生命科學(xué)與生物工程研究院，北京 100044）

隨著經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，淺層地?zé)崮茏鳛橐环N重要的新型能源，其開發(fā)利用成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[1]。淺層地?zé)崮苁谴嬖谟诘貧は陆韺訑?shù)百米內(nèi)恒溫帶中的土壤、砂巖和地下水里的低溫地?zé)豳Y源[2]，是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，具有清潔環(huán)保、可再生、分布廣、儲(chǔ)量大、可用性高等特點(diǎn)。

北京市的淺層地?zé)豳Y源利用歷史悠久，最早能追溯到《魏土地志》中對(duì)昌平縣新湯泉的記載。近年來(lái)，北京市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用得到迅速發(fā)展，地?zé)峋倲?shù)已經(jīng)超過(guò)300眼，地?zé)豳Y源廣泛應(yīng)用于地?zé)岵膳⑾丛?、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)種養(yǎng)植等領(lǐng)域，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用已成為北京市具有一定規(guī)模的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)[3]，成為節(jié)能減排大軍中不可忽視的力量。

1 北京市淺層地?zé)豳Y源概況

北京市地?zé)豳Y源類型為低溫沉積盆地型地?zé)豳Y源，水溫隨埋藏深度而遞增。地?zé)醿?chǔ)能主要來(lái)自地下深處中新生帶蓋層以下的中元古界薊縣系霧迷山組和鐵嶺組的巨厚沉積碳酸鹽巖層、新元古界青白口系以及古生界寒武系和奧陶系的碳酸鹽巖層。由于其厚度巨大，分布廣泛，并且構(gòu)造裂隙和巖溶都很發(fā)育，成為地?zé)崴槙车倪\(yùn)移通道。加之周邊地下水不斷補(bǔ)給，使沉積盆地內(nèi)熱儲(chǔ)相對(duì)突起的地段及主要導(dǎo)水?dāng)嗔褞У牡責(zé)崃黧w富集，形成地?zé)岙惓５貛Ш途哂虚_發(fā)利用價(jià)值的地?zé)崽?。地?zé)崽锏目臻g分布嚴(yán)格受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的控制。目前北京地區(qū)由西北向東南方向共有4條NE向地?zé)針?gòu)造帶，即：懷來(lái)——延慶地?zé)釒А厝澈?、小湯山地?zé)釒А⒘监l(xiāng)——城區(qū)——天竺——李遂地?zé)釒Ш陀苒摇P河營(yíng)地?zé)釒?，共組成l0個(gè)地?zé)崽颷3]。經(jīng)勘查工作證實(shí)，北京平原區(qū)地下蘊(yùn)含的淺層地?zé)豳Y源，每年可以提供相當(dāng)于6620萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的資源量，可滿足9.59億平方米供暖[4]。

2 北京市淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 淺層地?zé)崮芾眉夹g(shù)

淺層地?zé)崮艿睦弥饕峭ㄟ^(guò)地源熱泵技術(shù)將賦存于地層中的低品位熱源，通過(guò)少量的電能，將其轉(zhuǎn)化為可利用的高品位熱源[5]，為建筑物供熱制冷。地源熱泵系統(tǒng)是由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成[6]，其能效轉(zhuǎn)化比可達(dá)到1∶4，即消耗1千瓦的電能可以得到4千瓦的冷熱量。采用地源熱 泵技術(shù)可以大幅度降低用戶的能源使用費(fèi)用，同時(shí)，也可大量取代燃煤鍋爐，緩解環(huán)保的壓力[5]。

2.2 淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀

北京地區(qū)開發(fā)淺層地?zé)崮芩玫臒岜孟到y(tǒng)主要包括：地下水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)、地?zé)嵛菜疅岜孟到y(tǒng)，廣泛應(yīng)用于辦公樓、住宅、學(xué)校、商場(chǎng)、賓館、醫(yī)院等。2008年奧運(yùn)會(huì)許多場(chǎng)館和國(guó)家大劇院都有不同程度的應(yīng)用，2009年北京市國(guó)際鮮花港首次在農(nóng)業(yè)設(shè)施上大規(guī)模利用地源熱泵[7]。2012年北京市淺層地?zé)崮芾每偭繛?4.5萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2011年增長(zhǎng)44.1%，占全市可再生能源利用總量的15.7%，熱泵供暖服務(wù)面積達(dá)到1736.5萬(wàn)平方米[8]。

2.3 北京市地源熱泵企業(yè)規(guī)模情況

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2009年，北京市共有地源熱泵企業(yè)66家，注冊(cè)資金在3000萬(wàn)元以上的企業(yè)僅8家，注冊(cè)資金在3000萬(wàn)元以下的企業(yè)有58家，其中注冊(cè)資金小于200萬(wàn)的企業(yè)有24家，這說(shuō)明地源熱泵企業(yè)以中小企業(yè)居多。（見表1）

表1 北京市地源熱泵企業(yè)注冊(cè)規(guī)模一覽表

2.4 北京市地源熱泵產(chǎn)業(yè)類型分析

淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)在北京市起步比較早，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)明顯，產(chǎn)業(yè)鏈條完整，其中，以系統(tǒng)集成單位居多，占比達(dá)到76%，使得淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠保持在比較穩(wěn)定的水平。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，形成了一批骨干企業(yè)，如：華清集團(tuán)、恒有源集團(tuán)、同方人環(huán)等。他們不僅科研實(shí)力、產(chǎn)品技術(shù)更趨精進(jìn)，同時(shí)在管理能力、服務(wù)水平上也十分出色，這對(duì)北京地區(qū)整個(gè)淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有一定的示范作用。

2.5 北京市淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的科研力量

北京市淺層地?zé)崮芾眉夹g(shù)的科研力量比較雄厚，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)優(yōu)先從北京獲得技術(shù)和智力支持，在北京市和大專院校聯(lián)合設(shè)立實(shí)驗(yàn)室和研發(fā)中心。例如：華清集團(tuán)擁有國(guó)內(nèi)首個(gè)地源熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基地；恒有源科技發(fā)展有限公司擁有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心；北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源與工程學(xué)院擁有“傳熱強(qiáng)化與過(guò)程節(jié)能”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和“傳熱與能源利用”北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。清華同方人工環(huán)境有限公司擁有北京市級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，擁有6個(gè)大型性能檢測(cè)試驗(yàn)中心，并與清華、中科院、北工大等多家高校和科研院所建立了合作關(guān)系，擁有3家聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

3 北京市淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題

雖然國(guó)家和北京市出臺(tái)了一系列的鼓勵(lì)措施，使得淺層地?zé)崮軕?yīng)用發(fā)展很快，但由于地源泵技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，一些規(guī)程規(guī)范還不盡完善，使得全面推廣應(yīng)用地源熱泵技術(shù)存在一些問(wèn)題。

3.1 缺乏淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的宏觀指導(dǎo)

開發(fā)利用淺層地?zé)崮?，首先要勘查評(píng)價(jià)項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件，確定淺層地?zé)崮芸砷_發(fā)利用的區(qū)域及合理利用量，預(yù)測(cè)開發(fā)利用淺層地?zé)崮墚a(chǎn)生的環(huán)境影響。雖然北京市已經(jīng)初步開展了淺層地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)和地下水源熱泵適宜性評(píng)價(jià)等工作，但尚未建立公共淺層地?zé)崮芾玫刭|(zhì)條件信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)，缺乏對(duì)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用前期的宏觀指導(dǎo)，使得淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)存在一定的盲目性。

3.2 淺層地?zé)崮芷髽I(yè)水平良莠不齊

隨著淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)模的擴(kuò)大，吸引了國(guó)內(nèi)外企業(yè)蜂擁進(jìn)入淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用市場(chǎng)。大多數(shù)公司根本不具備系統(tǒng)測(cè)試能力和設(shè)計(jì)能力，缺乏對(duì)地下?lián)Q熱系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的地下溫度變化、地下水的回灌、地下水位下降、水資源二次污染等問(wèn)題的考慮，而且該行業(yè)的門檻不高，對(duì)隱蔽施工的監(jiān)理機(jī)制也不夠健全，執(zhí)行力度較弱，造成了施工質(zhì)量不高、設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行不科學(xué)、管理不到位的現(xiàn)象，直接影響了淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3.3 淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)研發(fā)滯后

我國(guó)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)模在十幾萬(wàn)平方米的工程很多，甚至很多城市都有20—30萬(wàn)平方米的工程，這些工程利用現(xiàn)有技術(shù)，使得大量地埋管換熱器集中在一個(gè)地塊，項(xiàng)目長(zhǎng)期運(yùn)行后，在中間部位的換熱器換熱能力大大下降，從而影響整個(gè)地源熱泵系統(tǒng) 的效率，甚至可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓[9]。

3.4 工程設(shè)計(jì)方法需進(jìn)一步完善

目前工程設(shè)計(jì)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)土壤的換熱能力，并直接確定埋管的數(shù)量和地?zé)峋纳疃龋煌耐寥蕾Y源情況不同，根據(jù)估算的結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)、施工、安裝，很大程度上會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，甚至出現(xiàn)取熱（冷）效果差，熱泵機(jī)組停機(jī)。

4 北京市淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策建議

4.1 制定發(fā)展規(guī)劃，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

結(jié)合全市城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃，依據(jù)北京市水文地質(zhì)條件，劃分熱泵適用區(qū)，估算該區(qū)域淺層地?zé)崮苜Y源量，加快編制切合實(shí)際的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃，明確維護(hù)利用淺層地?zé)崮艿南鄳?yīng)目標(biāo)，指導(dǎo)全市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用。

4.2 加強(qiáng)監(jiān)督管理，規(guī)范行業(yè)行為

對(duì)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的相關(guān)管理部門明確監(jiān)管責(zé)任，避免行政部門職能交叉。對(duì)淺層地?zé)崮艿目辈樵u(píng)價(jià)、地源熱泵工程建設(shè)單位實(shí)行市場(chǎng)準(zhǔn)入制，維持淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的可持續(xù)性；對(duì)從業(yè)人員實(shí)行職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，持證上崗等制度；在地源熱泵技術(shù)的檢測(cè)認(rèn)證、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的認(rèn)證體系、信息統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等方面制定實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)；規(guī)范淺層地?zé)崮艿目辈樵u(píng)價(jià)，地源熱泵系統(tǒng)的地下?lián)Q熱系統(tǒng)（地埋管）對(duì)地下環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

4.3 建立地質(zhì)條件數(shù)據(jù)庫(kù)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)資源共享

為科學(xué)開發(fā)利用淺層地?zé)豳Y源，充分利用前期的地質(zhì)調(diào)查資料，建立公共淺層地?zé)崮芾玫刭|(zhì)條件信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)，為科學(xué)規(guī)劃與指導(dǎo)北京市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用提供技術(shù)資料。同時(shí)增加在線查詢項(xiàng)目地質(zhì)條件，進(jìn)行地源熱泵應(yīng)用的適用性和經(jīng)濟(jì)性分析，在增強(qiáng)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的科學(xué)性基礎(chǔ)上，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。

4.4 完善科技支撐體系，推動(dòng)淺層地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展

加強(qiáng)淺層地?zé)崮芟嚓P(guān)技術(shù)科學(xué)研究，成立政府支持下的國(guó)家級(jí)或市級(jí)淺層地?zé)崮芨咝Ю脤?shí)驗(yàn)室，建立開放式的試驗(yàn)研究基地，支持制造適合我國(guó)國(guó)情、具有高附加值的自主研發(fā)技術(shù)裝備及其成果轉(zhuǎn)化；加強(qiáng)對(duì)淺層巖土熱物理性質(zhì)測(cè)試研究工作，逐步建立和完善科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)方法，使淺層地?zé)崮芨玫貞?yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面。

[1]賀嬌.淺層地?zé)崮荛_發(fā)前景廣闊[J].資源導(dǎo)刊,2009(11):16-17.

[2]付國(guó)偉,程聲通.水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃[M].北京:清華大學(xué)出版社,1985.

[3]王榮魯,賀可強(qiáng),李晶,等.論北京地區(qū)地?zé)豳Y源勘查開發(fā)現(xiàn)狀和前景[J].地?zé)崮?2008(4):25-28.

[4]鄭克棪,張定友.北京地源熱泵發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].建設(shè)科技，2010(18):22-25.

[5]竇克林.試談淺層地?zé)峒夹g(shù)推廣問(wèn)題[J].資源導(dǎo)刊,2010(11): 38-39.

[6]GB50366-2005,地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].

[7]鄭克棪.北京地源熱泵行業(yè)前瞻[C]//中國(guó)地?zé)崮埽撼删团c展望——李四光倡導(dǎo)中國(guó)地?zé)崮荛_發(fā)利用40周年紀(jì)念大會(huì)暨中國(guó)地?zé)岚l(fā)展研討會(huì)論文集.北京:地質(zhì)出版社,2010.

[8]北京市發(fā)展和改革委員會(huì),北京市統(tǒng)計(jì)局,北京節(jié)能環(huán)保中心，等.2013北京能源發(fā)展報(bào)告[R].北京:北京市發(fā)展和改革委員會(huì),北京市統(tǒng)計(jì)局,北京節(jié)能環(huán)保中心,等,2013.

[9]林伯強(qiáng).中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告2013[M].北京:北京大學(xué)出版社,2013.

[10]邢友靜.直擊地源熱泵在中國(guó)發(fā)展的軟肋[DB/OL].（2010-06-21）[2014-03-23].http://bao.hvacr.cn/201006_2013104.html.