秦祥熙，林清龍，萬(wàn)龍，俞伯汀

（1-浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江　杭州　311203；2-杭州市國(guó)土資源局，浙江　杭州　310012）

杭州市淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及前景分析

秦祥熙*1，林清龍1，萬(wàn)龍2，俞伯汀2

（1-浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江杭州311203；2-杭州市國(guó)土資源局，浙江杭州310012）

本文介紹了杭州市第四紀(jì)地層與水文地質(zhì)概況，總結(jié)了杭州市淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用技術(shù)型式和規(guī)模，分析了杭州市淺層地?zé)崂玫馁Y源潛力，結(jié)合杭州市的自然、地質(zhì)條件、城市建設(shè)需求、有關(guān)政策等，展望了杭州市淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用前景，并為今后的發(fā)展提出了相關(guān)建議。

淺層地?zé)崮?；資源潛力；發(fā)展前景

0　引言

淺層地?zé)崮苁侵柑N(yùn)藏在地表以下一定深度范圍內(nèi)的巖土體、地下水和地表水中具有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的熱能［1］。熱泵是淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的主要技術(shù)，有地下水、地表水、和污水源熱泵［2］等型式，以土壤源型式利用最為廣泛。地源熱泵的制冷/熱系數(shù)可達(dá)到3.5～5.5，能量利用效率要比空氣源熱泵高出40%以上［3-5］。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，利用地源熱泵系統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮茉诤贾菔幸呀?jīng)形成一定規(guī)模，為杭州市帶來(lái)了較可觀的節(jié)能效益［6-7］。本文旨在通過(guò)對(duì)杭州市淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用的特點(diǎn)、規(guī)模、潛力等進(jìn)行分析，并結(jié)合城市自然條件、建設(shè)需求及相關(guān)政策，對(duì)杭州市淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用前景進(jìn)行展望并提出相關(guān)建議，為今后杭州市淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用提供參考。

1　杭州市淺表地層與水文地質(zhì)概況

第四系（在第四紀(jì)形成的地層統(tǒng)稱）厚度、巖性結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件等對(duì)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等有較大影響［8-10］，是影響淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的主要因素。

1.1第四紀(jì)地層

一般情況下，與基巖相比較，相同厚度的第四系鉆探成本低、比熱容大，換熱能力強(qiáng)。因此，在第四系中，淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用成本相對(duì)較低，地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行效益較好。

杭州市內(nèi)第四紀(jì)地層面積達(dá)2，558 km2，從中更新世到全新世地層均有發(fā)育。在山麓溝谷區(qū)地層巖性以砂礫石、粉質(zhì)粘土為主。第四系厚度總體呈現(xiàn)自南西往北東由薄變厚的趨勢(shì)。第四系厚度以100 m～120 m為主，最厚處超過(guò)145 m。其它地方厚度從40 m～100 m不等［6-7］。

1.2水文地質(zhì)條件

地下水的水質(zhì)、富水性、水動(dòng)力條件和回灌難易等對(duì)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用影響較大，杭州市主要是潛水、承壓水和基巖裂隙水三大類(lèi)［5］。其中，孔隙潛水單井涌水量多為（10～1，000）m3/d；孔隙承壓水單井涌水量多為（1，000～3，000）m3/d，錢(qián)塘江流域較大，為（3，000～5，000）m3/d；巖溶水中基巖裸露區(qū)單井涌水量變化較大，覆蓋區(qū)單井涌水量多為（100～2，000）m3/d；基巖裂隙水單井涌水量多小于1，000 m3/d。

受開(kāi)采條件、經(jīng)濟(jì)成本的影響，松散巖類(lèi)孔隙承壓水是區(qū)內(nèi)可以開(kāi)采利用的主要地下水。

2　開(kāi)發(fā)利用型式

在杭州地區(qū)，淺層地?zé)崮苤饕鞘褂么怪钡芈窆艿卦礋岜孟到y(tǒng)，其次為地下水源熱泵系統(tǒng)［11-12］，且使用較少。

本文主要關(guān)注簡(jiǎn)單的事實(shí)性問(wèn)題，即每個(gè)問(wèn)題包含一個(gè)主題實(shí)體，并且用一個(gè)事實(shí)就能夠回答。本文假設(shè)主題實(shí)體已經(jīng)給定，給定主題實(shí)體在知識(shí)庫(kù)中檢索相關(guān)事實(shí)。知識(shí)庫(kù)由大量關(guān)系型數(shù)據(jù)組成，通常是一組相互關(guān)聯(lián)的主語(yǔ)—謂詞—賓語(yǔ)(subject-property-object，SPO)形式的事實(shí)三元組。通常，問(wèn)題描述了三元組的主語(yǔ)(如“泰戈?duì)枴?和謂詞(如“主要成就”)，答案包含了賓語(yǔ)部分的知識(shí)(如“諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)”)。

2.1垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)

根據(jù)建筑使用面積的大小，以5，000 m2為劃分界線，分為小型和大中型兩類(lèi)，具體特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1　垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)

2.2地下水地源熱泵系統(tǒng)

杭州地區(qū)地質(zhì)條件較復(fù)雜，地下水的流失容易形成降水漏斗，引起地面不均勻沉降和巖溶塌陷等，而地下水源熱泵系統(tǒng)因?yàn)橐缘叵滤疄榈蜏責(zé)嵩?，需要抽取地下水，且很難做到100%回灌，引起地下水流失，因此在調(diào)查區(qū)內(nèi)只有少數(shù)工程使用了地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。如朗詩(shī)·國(guó)際街區(qū)（部分使用）、杭州低碳科技館（部分使用）、辛迪置業(yè)投資集團(tuán)總部大樓、綠城·新綠園會(huì)所等。

3　開(kāi)發(fā)利用情況

杭州地區(qū)第一批大型地源熱泵系統(tǒng)工程為北秀藍(lán)灣住宅小區(qū)和大世界五金城等，建成于2006年左右，距今已運(yùn)行六年到七年時(shí)間。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，杭州地區(qū)已建成了多個(gè)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，一些建筑還利用了樁基埋管、地表水等地源熱泵系統(tǒng)形式。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2012年12月，調(diào)查區(qū)內(nèi)已有地源熱泵工程項(xiàng)目73個(gè)之多（見(jiàn)表2），建筑總面積約為455.6×104m2。

統(tǒng)計(jì)資料顯示，地源熱泵工程主要分布于杭州市余杭區(qū)、西湖區(qū)和蕭山區(qū)三區(qū)（見(jiàn)圖1），其中，別墅區(qū)項(xiàng)目所占數(shù)量最多，為33例；其次為住宅小區(qū)，有11例；其它類(lèi)型建筑有29例。73個(gè)地源熱泵系統(tǒng)工程中，有68個(gè)為地埋管型式的（或復(fù)合式）項(xiàng)目，5個(gè)為地下水（或復(fù)合式）地源熱泵項(xiàng)目。

表2　淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工程統(tǒng)計(jì)

圖1　杭州市地源熱泵系統(tǒng)分布圖

4　開(kāi)發(fā)利用前景分析

4.1自然、地質(zhì)條件優(yōu)良

4.2資源潛力巨大

杭州市地下水地源熱泵系統(tǒng)冬季可供暖總面積為7.55×106m2，夏季可制冷總面積為11.32×106m2。

分別從50 m、80 m和100 m這三個(gè)深度對(duì)地埋管地源熱泵的制冷/供暖潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。

4.3 節(jié)能減排效益顯著

我國(guó)目前正處在建筑能耗高速增長(zhǎng)的時(shí)期，而建筑能耗中的50%～60%為暖通空調(diào)能耗［7］。開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮苓@一資源，能夠?yàn)楹贾菔袔?lái)較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，其得到完全開(kāi)發(fā)，能夠帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表4。

表3　平原區(qū)地源熱泵系統(tǒng)供暖及制冷總潛力成果表

表4　開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮軒?lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

4.4政策支持

國(guó)土資源部高度重視淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用工作，于2008年下發(fā)了《關(guān)于大力推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的通知》。2012年10月1日實(shí)施的《浙江省可再生能源開(kāi)發(fā)利用促進(jìn)條例》大力提倡開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮堋?013年初國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土資源部和住建部四部門(mén)發(fā)布了《促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，也提出要大力開(kāi)發(fā)利用淺層地?zé)崮?。這些政策必將給傳統(tǒng)地?zé)?、淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用打開(kāi)新的政策空間/提供強(qiáng)有力的政策保障。

5　結(jié)論與建議

1）杭州市第四系厚度雖多變，但多數(shù)地區(qū)厚度大于40 m，地層相對(duì)容易鉆探；且杭州市地下水豐富，具備較好的熱物性條件；總體適宜淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用。

2）截止到2012年12月，調(diào)查區(qū)內(nèi)已有地源熱泵工程項(xiàng)目73個(gè)，以垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)為主，地下水地源熱泵系統(tǒng)為輔，利用建筑總面積約為455.6×104m2。淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用深度從45 m到120 m不等，地下水抽灌井?dāng)?shù)比為1∶1～1∶2，單井抽水量（800～1，200）m3/d。

3）杭州市淺層地?zé)崮苜Y源不但自然條件優(yōu)良，還面臨城市建設(shè)發(fā)展的需要和節(jié)能減排的迫切需求，在現(xiàn)有政策的支持下，其開(kāi)發(fā)利用前景必然非常廣闊。

4）建議盡快建立完善的淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面的地方性技術(shù)規(guī)程。

［1］GB 50336-2005（2009）地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京∶中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］王佳娜，廖吉香，馬慶艷.污水源熱泵供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況分析［J］.制冷技術(shù)，2014，34（6）∶53-57.

［3］姜黎，蔣綠林，王宏，等.地源熱泵系統(tǒng)雙U型埋管換熱器的測(cè)試實(shí)驗(yàn)［J］.制冷學(xué)報(bào)，2010，31（1）∶50-53.

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［8］馬宏權(quán)，龍惟定.區(qū)域供冷系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望［J］.暖通空調(diào)，2009，39（10）∶52-59.

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［11］龔光彩，常世鈞.冷熱源及建筑節(jié)能的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展［J］.建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2003，22（5）∶18-23.

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Current Situation and Prospective Analysis about Exploitation and Utilization of Shallow Geothermal Energy in Hangzhou

QIN Xiang-xi*1，LIN Qing-long1，WAN Long2，YU Bo-ting2

（1-Zhejiang Institute of Geological Survey，Hangzhou，Zhejiang 311203，China；2-Hangzhou Bureau of Land and Resourses，Hangzhou，Zhejiang 310012，China）

The conditions of Quaternary strata and hydrogeology in Hangzhou are surveyed.The type and size of develop and application technology of shallow geothermal energy in Hangzhou are summarized，and the resources potentiality of application of shallow geothermal energy in Hangzhou is analyzed.Based on the natural and geological conditions，related government policies and the requirement of city development，the develop and application prospects，and related promoting strategies of the shallow geothermal energy in Hangzhou are proposed.

Shallow geothermal energy；Resources potentiality；Developing prospect

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.03.208

*秦祥熙（1981-），男，工程師，學(xué)士，主要從事淺層地溫能調(diào)查評(píng)價(jià)與開(kāi)利用研究。聯(lián)系地址：杭州市蕭山區(qū)蕭金路508號(hào)，郵編：311203。聯(lián)系電話：13486104566。E-mail：qinxiangxi@163.com。