摘? ? 要：淺層地溫能屬于可再生資源的一種，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。一般情況下，地源、水源熱泵系統(tǒng)是此類資源的開發(fā)利用方式。本文以城市地區(qū)淺層地溫評價(jià)方法探討為研究內(nèi)容，通過結(jié)合實(shí)際案例的方式，對城市地區(qū)淺層地溫能評價(jià)方法進(jìn)行研究和總結(jié)，希望為相關(guān)行業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：城市地區(qū);淺層地溫能;評價(jià)方法

1? 引言

淺層地溫能主要是指潛藏在地表下巖石中的地溫能，且具備一定的開發(fā)和利用價(jià)值。作為地?zé)豳Y源的重要組成部分，地溫能的開發(fā)和利用，有利于緩解城市面臨的能源危機(jī)，其重要性受到了國家和人民群眾的高度重視。目前，對淺層地溫能的開發(fā)和利用，主要集中在供暖、制冷和生活熱水供應(yīng)領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)對城市淺層地溫能的合理開發(fā)，采用合適的評價(jià)方法，對淺層地溫能蘊(yùn)藏情況進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)尤為關(guān)鍵，因此研究此項(xiàng)課題，其意義十分重大。

2? 某城市淺層地溫能資源條件

在查閱資料后得知，氣候條件、地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石特性和淺層地溫均會(huì)對淺層地溫能的儲存產(chǎn)生影響，只有做出合理的評價(jià)，方能為其后續(xù)開發(fā)和利用，提供理論依據(jù)上的支持。某城市位于我國南方省區(qū)，其所處地貌為長江河谷丘陵地貌，其整體地勢為東高西低。其中，川東平行嶺谷區(qū)是主城區(qū)所在的位置。該市具備淺層地溫能產(chǎn)生和儲備的條件，具體表現(xiàn)在以下方面：（1）氣候條件：該市的氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，且兩面環(huán)山，具有夏熱冬暖和無霜期長的氣候特點(diǎn)。（2）地質(zhì)構(gòu)造：城市所處的地質(zhì)構(gòu)造為盆地，巖相較為穩(wěn)定，且具有明顯的標(biāo)志層，褶皺構(gòu)造十分簡單，存在大面積的出露基巖。（3）水文條件：該市水文條件包括孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水。

總而言之，該市具備淺層地溫能資源大規(guī)模儲藏的條件，故接來下本文會(huì)對幾種城市地區(qū)淺層地溫能評價(jià)方法進(jìn)行簡單介紹。

3? 城市地區(qū)淺層地溫能評價(jià)方法研究

3.1? 淺層地溫能資源量的計(jì)算評價(jià)方法

地質(zhì)勘查是評價(jià)城市地區(qū)淺層地溫能資源量的基礎(chǔ)方法，簡言之，就是將已知的地質(zhì)條件、氣候條件和水文條件作為依據(jù)，對該地區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和測量，掌握含水層結(jié)構(gòu)、厚度和埋藏情況，同時(shí)，還要通過對比地質(zhì)勘查結(jié)果的方式，確定地下水位、水量以及水質(zhì)情況的變化。除此之外，還可以通過調(diào)查取樣的方式，對巖土體熱物理參數(shù)進(jìn)行明確。在此基礎(chǔ)上，采取地溫調(diào)查的方式對勘察地區(qū)地溫分布、水溫分布進(jìn)行查明，結(jié)合已查明的數(shù)據(jù)，計(jì)算恒溫帶的各項(xiàng)參數(shù)，這里所說的參數(shù)主要是指溫度、深度和大地?zé)崃髦怠Ｗ詈筮x擇代表性的地段作為試驗(yàn)區(qū)域，通過原位熱傳導(dǎo)試驗(yàn)和回灌試驗(yàn)，對含水層回灌能力和滲透系數(shù)進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的評價(jià)，以明確城市淺層地區(qū)地溫能的熱來源和熱成因機(jī)制。

我國對大地?zé)崃鞯难芯可酝碛诎l(fā)達(dá)國家，開始時(shí)間為上世紀(jì)70年代，截止到目前，國內(nèi)獲取的大地?zé)崃鳒y量數(shù)據(jù)已達(dá)數(shù)千個(gè)。在查閱資料后得知，我國不同地區(qū)地?zé)崃鲾?shù)據(jù)存在明顯的差別，其中西南部地區(qū)每平方米70mW～85mW;西北地區(qū)每平方米43mW～47mW;華北地區(qū)每平方米59mW～63mW;華南地區(qū)每平方米66mW～70mW。本文所研究的城市位于華南地區(qū)，其大地?zé)崃髁刻卣鳛槊科椒矫?6mW～70mW。區(qū)域地?zé)豳Y源規(guī)劃和管理需要將區(qū)域淺層地溫可利用資源量作為依據(jù)，而可利用資源量的評價(jià)，需要將熱流量法作為評價(jià)方法，這種評價(jià)方法的公式為：

[Qh=aqM×10-6]

式中：

[Qh]——淺層地溫可利用量;

[a]——淺層地溫可利用系數(shù);

[q]——大地?zé)崃髦?

[M]——計(jì)算面積。

淺層地溫可利用系數(shù)屬于單位面積內(nèi)可利用的淺層地溫能與大地?zé)崃髦档谋戎?，城市地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，與這個(gè)系數(shù)存在密切的關(guān)聯(lián)，將其用于相似區(qū)域的地溫能評價(jià)可以取得良好的效果。而大地?zé)崃髦悼梢灾苯永靡阎臄?shù)據(jù)，但在利用時(shí)，需要確保所選數(shù)值具有深度上和區(qū)域上的代表性。以該城市為例，在評價(jià)該市淺層地溫能時(shí)，應(yīng)選擇周邊地區(qū)的大地?zé)崃髦禂?shù)據(jù)。如果缺少參考數(shù)據(jù)，需要利用公式：[q=λG]進(jìn)行計(jì)算。簡言之，就是熱導(dǎo)率×地溫梯度=大地?zé)崃髦怠?/p>

3.2? 地源熱泵系統(tǒng)地下水水質(zhì)評價(jià)

所謂的地下水水質(zhì)評價(jià)，就是結(jié)合已知數(shù)據(jù)信息和淺層地溫能利用技術(shù)，對地下水水質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)，值得注意的是，在評價(jià)過程中，必須依據(jù)我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)。就事實(shí)而言，地下水水質(zhì)的良好與否，關(guān)系到熱泵機(jī)組對地?zé)崮苜Y源的使用效果。如果地下水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，則不會(huì)影響熱泵機(jī)組的安全，反之會(huì)導(dǎo)致熱泵機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后因水質(zhì)問題而出現(xiàn)故障。地下水質(zhì)量評價(jià)方法主要以試驗(yàn)為主，在試驗(yàn)過程中應(yīng)選擇回灌水樣和抽水水樣。在獲取水試樣后應(yīng)及時(shí)試驗(yàn)，其中清潔水試樣需要在獲取后的72h內(nèi)進(jìn)行，輕微污染的水需要在48h內(nèi)試驗(yàn)，而重度污染水的放置時(shí)間應(yīng)少于12h。在試驗(yàn)階段應(yīng)將《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》作為依據(jù)。

評價(jià)地下水中化學(xué)污染物質(zhì)對熱泵機(jī)組金屬材料的腐蝕情況是主要目的，具體評價(jià)方法如下所述：

如果腐蝕系數(shù)大于0，則代表試驗(yàn)水樣具有非常強(qiáng)的腐蝕能力，屬于腐蝕性水。

如果腐蝕系數(shù)小于0，但腐蝕系數(shù)+0.0503Ca2+大于0，則表明試驗(yàn)水樣腐蝕能力較弱，屬于半腐蝕性水。在利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)計(jì)算后得知，該市地下水的腐蝕系數(shù)小于0，屬于半腐蝕性水。

地下水除了腐蝕作用之外，由于其內(nèi)部含有鈣鹽，因此會(huì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)結(jié)垢。針對這種現(xiàn)象，在開發(fā)和利用地溫能資源時(shí)，需要對地?zé)崃黧w在使用后的結(jié)垢可能性進(jìn)行評價(jià)，并依據(jù)評價(jià)結(jié)果，采取預(yù)防和控制措施，避免空調(diào)系統(tǒng)在使用地?zé)崃黧w時(shí)結(jié)垢。評價(jià)方法如下所述：

如果鍋爐結(jié)垢總量不超過125，稱為鍋垢很少的地下水。

鍋爐結(jié)垢總量不超過250，稱為鍋垢一般的地下水。

鍋爐結(jié)垢總量不超過500，稱為鍋垢較多的地下水。

鍋爐結(jié)垢總量超過500，稱為鍋垢非常多的地下水。

在計(jì)算鍋垢總量時(shí)所采用的公式如下：

[H0=S+C+36rFe2++17rAl3++20rMg2+59rCa2+]

在這個(gè)公式中，地?zé)崃黧w內(nèi)的懸浮物含量由S表示;膠體含量由C表示。在計(jì)算后得知，該市地?zé)崃黧w的鍋垢總量為80，屬于鍋垢很少的地下水。

3.3? 經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法

經(jīng)濟(jì)評價(jià)是淺層地溫能評價(jià)的重要組成部分，投資、效益、收益和運(yùn)行預(yù)測是主要評價(jià)內(nèi)容。

地?zé)嵩幢霉こ逃扇糠謽?gòu)成，分別為空調(diào)末端系統(tǒng)、室外換熱系統(tǒng)和機(jī)房設(shè)備系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)都含有大量的裝置和設(shè)備。因此在估算投資時(shí)，需要考慮設(shè)備采購費(fèi)用、土建工程施工費(fèi)用和其他費(fèi)用。

運(yùn)行費(fèi)用：是指工程日常運(yùn)行所需的費(fèi)用，比如：設(shè)備在運(yùn)行過程中對電力資源的損耗、設(shè)備日常檢修和維護(hù)費(fèi)用以及人工管理費(fèi)用等等。

收入費(fèi)用：是指工程在運(yùn)行過程中所創(chuàng)造的收益，評價(jià)人員可以將建筑面積作為依據(jù)，確定供暖面積和制冷面積，在此基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確計(jì)算采暖和制冷費(fèi)用。

效益評價(jià)：通過對比工程總投入和收入費(fèi)用的方式，計(jì)算投資回收時(shí)間，與此同時(shí)，還要對投資項(xiàng)目所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，從而保證經(jīng)濟(jì)評價(jià)的合理性。

4? 結(jié)論

地源熱泵工程設(shè)計(jì)需要將淺層地溫能資源評價(jià)作為前提基礎(chǔ)，此外，評價(jià)結(jié)果還能為城市地區(qū)開發(fā)和利用這項(xiàng)能源，提供理論依據(jù)支持。評價(jià)結(jié)果表明，本文所評價(jià)的城市，淺層地溫能資源較為豐富，具備利用和開發(fā)的價(jià)值。主要表現(xiàn)為大地?zé)崃髦蹈?，并屬于鍋垢很少的地下水，有利于?jié)省設(shè)備維修和養(yǎng)護(hù)成本，從而使經(jīng)濟(jì)效益提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王春暉，狄艷松，胡媛媛.河南省主要城市淺層地溫能特征及開發(fā)利用建議[J].城市地質(zhì)，2019（1）：40～47.

作者簡介：

劉森 （1986—）男，碩士，工程師? 從事暖通施工管理工作。