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对北京来说,节约能源主要指节约不可再生常规能源,而要真正实
现规模的节约效应,就必须大力发展地热能、太
阳能、生物质能和风能
等可再生能源及新能源。浅层地温能作为一种清洁可再生能源,在利用
的过程当中,它不像化石燃
料那样在获取能源和生产电力的同时排放大
量的燃烧产物,对环境造成严重污染,引起温室效应、酸雨、土地沙漠
化等问
题。因此,开发利用清洁无污染的浅层地温能已是社会发展的必
然趋势。
浅层地温能是地球浅表层数百米内的土壤岩石和地下水中所蕴藏的
一种低温热能,其能量主要来源于太阳辐射
和地球梯度增温。浅层地温
能广泛存在于地球浅表层(<200米)巨大的恒温带中,土壤温度相对恒
定,几乎不受环境
气候变化的影响。如北京地区浅表层年平均温度为13
~15度,其能量的来源主要是地面吸收了约40%的太阳辐射热能
。与深
层地热相比,浅层地温能分布广泛、储量巨大、再生迅速、采集方便、
开发利用价值更大。因此,浅层地温能作为
一种新型、可再生的优质清
洁能源,以具有可再生、储量大、清洁环保和可用性强等特点和优势,
越来越受到国家和社会
的重视。对浅层地温能的开发利用,主要采用热
泵系统(包括水源热泵和地源热泵两种)进行。
我国浅层地温能储量巨大。据专家测算,我国地下近百米深度内的
土壤每年可采集的低温能量是我国目前发电
装机容量4亿千瓦的3750倍,
而地下百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。据专家测算,
北京平原区按
6900平方千米计算,每年可开采浅层地温能的资源量相当
于1.4亿吨标准煤,为2003年北京供暖能源消耗的11
00万吨标准煤的12
倍。目前,我国供暖、制冷和生活热水消耗的能源,主要来自于煤、油、
气等一次性能源的燃烧,
不仅造成能源利用的浪费,而且还会污染环境。
通过采集浅层低温地温能并略加提升后,不但可以满足供暖(冷)的需
求
,同时还可以实现供暖(冷)区域的零污染排放,直接改善适用区域
的大气质量。
浅层地温能经济实惠。经测算,一平方米建筑投资约为250元~380
元,比同样满足供暖、制冷和生活热
水条件的燃气和空调系统等降低20
%~30%,其运行费用明显低于其他清洁能源,且就地取能,免于运输、
传送,没
有废渣,因此其可用性强。
浅层地温能安全性强。浅层地温能的利用主要是通过水源热泵能量
交换循环或地埋管能量交换两种方式进行,
不同于传统利用燃煤、燃油
为能源的锅炉取暖方式,从而避免了因燃烧过度或材料因素引起的锅炉
爆炸等安全隐患,使住
宅供暖的安全性得到保障。
浅层地温能开发利用前景广阔。北京市从21世纪初开始成规模地应
用浅层地温能为冷、热源的热泵集中采暖
、制冷工程,到2007年9月底,
北京市有1050多万平方米的建筑利用地源热泵系统供暖(冷)。利用地
源热泵技
术,每平方米地面空间可提供200瓦至300瓦的能量,可为4~6
平方米的住宅类建筑(按50瓦/平方米的负荷指标
计算)供暖,若结合
30%~50%调峰热源,可为8~10平方米建筑供暖。地源热泵"冷热源"建
设费用一般为20
0~300元/平方米。地埋管换热器可布设于道路、绿化
带、停车场、建筑基础下,原则上适用于任何地层和建筑。8年
探索--
奠定浅层地温能开发基础北
京市地勘局开发利用浅层地温能资源,认识早、起步快。从1999年
开始开展利用浅层地温能为建筑物供暖
的研究与试验,2002年起先后与
清华大学、天津大学、中国地质大学、中科院能源所及国外公司在北京
地区合作开展
技术研发,先后完成了北京市第一个大型地源热泵项目和
第一个大型水源热泵项目。
截至2007年9月底,北京地勘局已完成热泵空调项目数百例,面积
约500万平方米,占北京市浅层地温
能利用面积(1050万平方米)的50
%。完成的热泵工程项目种类全,既有土壤源热泵系统,如,国内目前
运行的最
大地源热泵系统工程--中石化管理干部学院地源热泵空调系统、
国家北方苗木基地地源热泵空调系统等,又有地下水源热
泵系统,如,
国内单体规模最大的地热采暖工程--北苑家园地热采暖示范工程、全国
最大的燃煤锅炉改为水源热泵供暖
项目---北京友谊医院项目、北京
第一个大型商用水源热泵空调系统--空军招待所水源热泵项目和北京市
地质勘察技
术院立水桥基地水源热泵项目等。这些项目分布在北京市的
不同地区,既有适宜于水源热泵的地区,也有适宜于土壤源热泵
的地区;
有北部地区,也有南部地区。
通过实践,北京市地勘局不仅建立了完善的地源热泵、水源热泵等
浅层地温能开发技术,而且取得了北京地区
丰富的浅层地温能相关信息
资料,基本摸清了北京市不同地区浅层地温能的基本特征,为北京市大
规模开发浅层地温能资
源奠定了基础,也为在全国大规模开发浅层地温
能资源积累了经验。高层重视--促进浅层地温能开发提速北
京市地勘局浅层地温能资源开发利用8年探索研究与示范工程,受
到国土资源部、中国地调局和北京市领导的
高度重视和充分肯定,大规
模研究与推广利用迅速展开。2005年3月,时任国土资源部部长的孙文
盛、北京市副市长
陆昊先后视察了由北京市地勘局设计施工的中石化管
理干部学院等热泵工程后明确指出,地热能是自然的地下资源,它的开
发利用符合发展循环经济的要求,地源热泵空调系统是很好的环保节能
手段,希望北京市地勘局进一步深入研究,做好示
范,在更大范围内推
广利用。中国地调局原局长孟宪来也多次听取北京市地勘局专题汇报。
2005年9月22日,方克
定教授率部地勘司、环境司、矿产开发司和中国
地调局发展研究中心相关人员,专程到北京市地勘局调研浅层地热能资
源
开发利用情况,并向部建议召开一次浅层地热能资源勘查开发经验交
流会。2007年1月29日~30日,由国土资源部
主办,中国地调局、北京
市地勘局、北京市国土局承办的"全国地热(浅层地热能)开发利用现
场经验交流会"在北京召
开,国土资源部党组副书记、副部长李元和副
部长小苏等出席会议,来自全国400多位代表考察了示范工程,并就国
内
外地热资源勘查评价、开发利用情况等进行了经验交流。会议强调,
要充分认识开发利用地热资源的重要意义,积极探索、
加强合作,推进
地热资源的合理开发利用和地热产业化发展,并就我国今后地热资源勘
查开发与管理工作安排作了全面介
绍。2007年1月27日,中国地质调查
局浅层地温能研究与推广中心成立,中心设在北京市地勘局。该中心专
门从事
全国浅层地温能研究与推广工作。
为加大浅层地温技术的推广应用,支持发展可再生能源,北京市政
府相继出台了一系列优惠鼓励政策。《北京
城市总体规划(2004年-2020
年)》明确指出:要因地制宜发展新能源和可再生能源。积极发展新能
源,推广热
泵技术,推广浅层地热等能源新技术产业化进程。《北京市
"十一五"时期能源发展及节能规划》指出:北京将重点发展地
热能、
太阳能、生物质能和风能。《北京市"十一五"时期地质勘查发展规划》
对浅层地温能资源开发利用进行了详细部
署。北京市发改委、北京市国
土局等九部门出台了《关于发展热泵系统的指导意见》,北京市国土局
制定了《关于地源热
泵项目的申报程序及有关管理要求的说明》,实施
对选用热泵系统的项目给予补助的政策并予以规范。北京市地勘局申请
立项的"北京市平原区浅层地温能资源地质勘查项目"得到市财政专项
资金支持。专题研究--力推浅层地温能造福人民如
何规范、节约、高效地开发利用浅层地温能资源?北京市地勘局通
过对8年来开发利用浅层地温能资源工作的
系统总结,就目前北京市在
浅层地温能开发利用方面存在的一些重大问题,于今年专题开展了科学
开发利用浅层地温能亟
须解决的重大地质问题战略研究工作,编制了《
北京市浅层地温能资源调查与开发战略研究》。该专题研究了浅层地温
能
资源的基本特征,介绍了其开发利用技术,分析了国外浅层地温能开
发利用现状、我国及北京市开发利用浅层地温能资源现
状,开展了能耗
与成本分析,总结了该局开发利用浅层地温能资源的实践历程和重要启
示,认真分析了浅层地温能资源开
发利用中存在的问题。与此同时,北
京地勘局提出了可持续开发利用和保护浅层地温能资源的对策与建议:
一是与相关规划紧密衔接,加大推进力度。要把推进浅层地温能资
源开发利用与相关规划紧密衔接起来,作为
推动节能降耗的一项具体措
施,明确责任主体,加大实施力度。
二是以地质勘查评价为基础,查清资源家底。科学开发利用浅层地
温能资源,必须重视开发利用前期的资源调
查评价工作,重点开展热泵
相关土壤参数调查;研究浅层地温能资源和地下水之间的相互关系;进
行热泵适用区划分,估
算热泵适宜区浅层地温能资源量等。要贯彻落实
科学发展观,坚持"在保护中开发,在开发中保护"的方针,重视开发
利
用资源前环境影响评估工作,开展水源热泵适用区开发利用浅层地温
能资源对环境影响的评估工作,重点评估因开发能源而
造成新的地面沉
降、水质污染和热污染等环境地质问题,减少环境隐患,实现可持续发
展。
三是加强相关技术研发,建立地温场长期监测系统,提高能源利用
效率。科学开发利用北京市浅层地温能资源
,必须坚持节约高效原则,
加强浅层岩土热物性测试仪的研发;建立不同地层热物性数据库;开展
不同换热方式地下传热
模型的模拟试验;地埋管换热器提高效率的设计
优化;高性能回填材料的研究等相关技术研发工作,使采用热泵系统开
发
利用浅层地温能资源的功效更高;建立地温场长期监测系统,长期观
测换热井及周围地层温度、水位、水质以及换热(换冷
)情况,了解(
监测)其变化规律,特别是地源井回灌能力和温度恢复情况;进行热源
井井距试验,确定最佳井距数据;
观测地下换热系统的实际换热(换冷)
效果,测量地层热流值及热传导系数。通过长期观测,为管理部门提供
可靠的基础
数据,使热泵系统不断完善、不断提高效率。
根据北京市能源规划和地热规划的要求,"十一五"期间,北京市
将进一步加大推广热泵技术的力度,利用浅
层地温能面积将达到3500多
万平方米。北京市地勘局将继续发挥地质专业技术优势,借此次全国浅
层地温能资源开发
利用高级研修班和全国浅层地温能资源开发利用学术
研讨会召开的大好时机,在总结以往经验的基础上,立足北京、面向全
国,在更大范围内推广这一绿色能源消费模式,让地质工作在改善全国
的能源消费结构、保障能源战略安全中发挥作用,
为办好2008年北京奥
运会和建设宜居城市,实现首都天蓝、地绿、水清的优美环境而做出应
有的贡献。
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