恒有源科技發(fā)展集團(tuán)(微信號:HYYESSTD)專注于淺層地能作為建筑物供熱的替代能源的科研、開發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,實現(xiàn)為建筑物無燃燒供熱,大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
近幾年來我國地源熱泵行業(yè)發(fā)展迅速,各地的地源熱泵項目不斷增加,這不僅得益于我國豐富的地?zé)豳Y源、相關(guān)技術(shù)的不斷完善,還得益于來自節(jié)能減排的壓力。地源熱泵行業(yè)的核心是地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用,而地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是地下?lián)Q熱系統(tǒng)的建造。在地下?lián)Q熱系統(tǒng)的建造中,地質(zhì)問題是關(guān)鍵因素。
地源熱泵技術(shù)是開發(fā)利用淺層地溫能資源最方便有效的手段。淺層地溫能是指蘊(yùn)藏在地表以下一定深度范圍內(nèi)(一般小于200米)巖土體、地下水和地表水中溫度相對穩(wěn)定的一種地?zé)崮苜Y源,在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開發(fā)利用價值的低溫地?zé)崮芫哂蟹植紡V泛、能量巨大、可循環(huán)利用、就近采集等特點(diǎn)。近些年來,利用地源熱泵技術(shù)開發(fā)利用淺層地溫能的項目迅速增加,截至2012年底,全國地源熱泵供暖制冷項目超過23000個,服務(wù)建設(shè)面積超過2.4億平方米。北京地區(qū)地源熱泵項目1200多個,服務(wù)面積超過了3600萬平方米。而在2007年時只有項目479個,服務(wù)面積約1200萬平方米。7年時間地源熱泵服務(wù)面積增長數(shù)超過了200%。這些項目的實施為北京的節(jié)能減排做出了極大的貢獻(xiàn)。
地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是地下?lián)Q熱系統(tǒng)的建造,這是地源熱泵系統(tǒng)成功的保證。而對地下?lián)Q熱系統(tǒng)的設(shè)計、施工和運(yùn)行起決定性作用的是地質(zhì)問題。本文所涉及的是地質(zhì)問題的幾個主要因素:
水文地質(zhì)因素
該因素包括地下水含水層的分布及特征和包氣帶巖土體的性質(zhì)和特征;地下水補(bǔ)給、徑流和排泄情況及動態(tài)變化規(guī)律;地下水水質(zhì)及其影響等。
地下水的情況是決定使用淺層地溫能開發(fā)利用方式(即地下水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng))的首要因素。只有地下水水量充足、回灌條件好的區(qū)域才可使用地下水地源熱泵系統(tǒng),而含水層的分布很大程度上決定了換熱井的深度和結(jié)構(gòu)設(shè)計。地下水的補(bǔ)、徑、排情況直接影響到地源熱泵系統(tǒng)的換熱效率。這是被相關(guān)科研試驗與實際地源熱泵項目反復(fù)證實的結(jié)論,例如北京市海淀區(qū)大部分區(qū)域,屬于山前沖洪積扇的上游,地下水補(bǔ)、徑、排條件很好,地下水式地源熱泵項目很多,多年來使用效果也很好。同時該地區(qū)也有一些地埋管式的項目,由于地下水徑流速度較快,使得系統(tǒng)運(yùn)行效果非常好,相較于沖洪積扇下游的朝陽和通州的大部分地區(qū),換熱效率明顯較高。北京自西向東水文地質(zhì)剖面如下圖所示。
上圖可以看出水文地質(zhì)條件隨地點(diǎn)不同有很大變化,西部相對適宜地下水式地源熱泵,東部則更適合地埋管式地源熱泵。(作者:中國地質(zhì)調(diào)查局淺層地溫能研究與推廣中心常務(wù)副主任,北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局副總工程師李寧波)
選自_《中國地能》