劉 贊

（中國石化股份公司江漢油田分公司總調度室，湖北 潛江433124）

淺層地熱能（又名淺層地溫能）是指地表以下一定深度范圍內（一般為恒溫帶至200m埋深），溫度低于25℃，在當前技術經濟條件下具備開發(fā)利用價值的地球內部的熱能資源。它不是傳統(tǒng)概念的深層地熱能（溫度可達100℃以上），其能量主要來源于太陽輻射和地球梯度增溫。與深層地熱相比，淺層地熱能分布廣泛、儲量巨大、再生迅速、采集方便、開發(fā)利用價值更大。采用熱泵技術進行采集利用后，既可供暖，又能制冷，而且環(huán)境效益良好。因此，近年來得到了世界各國的高度重視，其開發(fā)利用增長迅速，已成為節(jié)能減排大軍中一股不可忽視的力量。

1 國內淺層地熱能利用發(fā)展概況

20世紀90年代我國才引入地源熱泵技術。清華大學徐秉業(yè)教授把這項技術引入中國，從此開啟了地源熱泵技術在中國的發(fā)展潮流。我國利用地源熱泵技術開發(fā)淺層地熱能與國外相比，雖然起步晚，但發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計，目前在全國范圍內，除港澳臺地區(qū)外，31個省、市、直轄市、自治區(qū)均有開發(fā)淺層地熱能的地源熱泵系統(tǒng)工程。

近幾年，湖北省加快推進淺層地熱能利用，一批示范項目正大量涌現(xiàn)。以潛江市為例，潛江市中心醫(yī)院4萬平方米、世博會湖北館復建工程2 500m2兩個地熱利用項目已經投入運行，中潤金橋廣場3.8萬平方米、曹禺大劇院2.5萬平方米等3個地熱利用項目正在建設中。

2 油田礦區(qū)住宅利用淺層地熱能供暖的可行性分析

2.1 應用條件分析

2.1.1 資源條件

油田地處江漢平原，地質構造上屬沉積盆地，平均海拔30m左右，地表200m以下有著豐富的含水層，且地下水有流動和漲跌之特點，水溫常年保持在17℃～21℃，淺層地熱能具有可再生量大、冬夏均衡好等特點。

2.1.2 氣候條件

油田地理上屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)、冬季寒冷潮濕、夏季悶熱難擋，每年冬季室內氣溫低于12℃ 的時間有3個月左右，夏季室內氣溫高于29℃ 的時間有4個月左右。充分利用開發(fā)淺層地熱資源，從油田所處夏季悶熱、冬天濕冷的氣候角度來說，無疑給社區(qū)居民提供了更舒適、方便的選擇。

2.1.3 市場條件

江漢油田現(xiàn)有供暖鍋爐53臺，其中鏈條鍋爐46臺，流化床鍋爐7臺，總噸位542蒸噸／小時。2014年底，油田供暖面積519萬平方米，年消耗原煤11.4萬噸。2015年，油田在建住宅面積約34萬平方米，“十三五”期間，油田年新增住宅面積12萬平方米左右，淺層地熱能應用市場較為廣闊。

2.2 必要性分析

2.2.1 開發(fā)利用淺層地熱能是國家能源政策鼓勵和倡導的方向

國家重視和鼓勵淺層地熱能開發(fā)利用工作。2013年1月10日，國家能源局、財政部等4部委下發(fā)《關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》?！兑庖姟分忻鞔_規(guī)定“積極推廣淺層地熱能開發(fā)利用。積極發(fā)展土壤源、地表水源（含江、河、湖泊等）熱泵。鼓勵具備應用條件的城鎮(zhèn)新建建筑或既有建筑節(jié)能改中，同步推廣應用熱泵系統(tǒng)，鼓勵政府投資的公益性建筑及大型公共建筑優(yōu)先采用熱泵系統(tǒng)，鼓勵既有燃煤、燃油鍋爐供熱制冷等傳統(tǒng)能源系統(tǒng)，改用熱泵系統(tǒng)或與熱泵系統(tǒng)復合用”。

2.2.2 開發(fā)利用淺層地熱能解決油田礦區(qū)住宅供暖燃料替代

江漢油田居民及辦公供暖主要依托社區(qū)鍋爐，鍋爐燃燒介質為原煤。隨著小區(qū)供暖面積的逐年增加，供暖能力不足、原煤燃燒污染嚴重、地方政策限制等問題日益突出。《湖北省2014－2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展實施方案》中明確規(guī)定對8蒸噸／小時，運行7年以上的中小燃煤限期進行淘汰。由于中深層地熱能利用面臨出水量、水溫等核心參數(shù)不明確、抽取的地下熱水回灌難度大等問題，采用天然氣作為燃燒介質，運行成本較高等方面因素，利用淺層地熱能成為供暖系統(tǒng)燃料替代的一種較為有效的選擇。

2.3 技術條件分析

2.3.1 地源熱泵系統(tǒng)工作原理

地源熱泵技術是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術，熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉移冷量和熱量的設備。地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機組而構成的封閉環(huán)路的中央空調系統(tǒng)，主要包含地源熱泵主機、風機盤管和地下埋管。

在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內，再由裝在室內的地源熱泵系統(tǒng)驅動的壓縮機和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內。在夏季，此運行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。地源熱泵系統(tǒng)可同時提供中央空調、地暖和生活熱水。

2.3.2 地源熱泵技術優(yōu)勢

與傳統(tǒng)燃煤供熱、空氣源熱泵等相比，地源熱泵技術具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）節(jié)能高效。鍋爐供熱可將70%～90% 的燃料轉化為熱量供給用戶，地源熱泵比燃料鍋爐節(jié)省1／2以上的能量；由于地源熱泵的制冷、制熱系數(shù)可達4.5～5，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40% 左右，其運行費用為普通中央空調的50%～60%。

2）清潔環(huán)保。地源熱泵機組運行時，由于水是在密閉系統(tǒng)中循環(huán)，不與外界水體接觸，不存在地熱水回灌風險；且可以大幅減少二氧化碳和污染物、粉塵排放，環(huán)保效益顯著。

3）安全靈活。真正做到“一機三用”，即實現(xiàn)供暖、制冷、生活熱水“三聯(lián)供”；機組可靈活地安置在任何地方，節(jié)約空間，系統(tǒng)末端亦可作多種選擇；無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。

3 結論及建議

1）利用淺層地熱能替代原煤供暖，并進一步利用地熱制冷，將在極大程度上減少二氧化碳和其他污染物排放，減少供暖費用支出，為打造美麗幸福油田、樹立企業(yè)良好形象做出積極貢獻。

2）鑒于淺層地熱能利用在施工期間需要有一定面積的空地用于鉆孔放置換熱器（施工后地面將得到平整和恢復），結合油田實際，建議從新建小區(qū)中選擇1～2處住宅小區(qū)進行工程示范，待取得成功經驗后，再帶動新舊住宅的供暖熱源改造。

3）由于淺層地熱能利用初期建設投資較大，可考慮采取合同能源管理模式與具有實力的公司合作，以降低技術、財務和運行方面的風險。

［1］劉時彬，李寶山，鄭克棪.全國地熱產業(yè)可持續(xù)發(fā)展學術研討會論文集［C］.北京：化學工業(yè)出版社，2005.

［2］姚金，李靜榮，凌造.粵北地熱資源遙感調查探測模式與應用［J］.地球信息科學學報，2011，13（01）：144－150.