浅层地温能论文.doc

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1、广东地质GUANGDONGGEOLOGY浅层地温能资源的调查评价与开发利用邓高(广东省地质建设工程勘察院，广州510080)摘要介绍浅层地温能的概念与利用原理和调查评价的主要内容，分析了广东省浅层地温能开发利用潜力，并提出调查、区别和开发示范工作建议。关键词浅层地温能地源热泵调查区划开发开发利用浅层地温能资源，既符合国家节能减排的政策，也经济实惠。中北部的一些省市（如天津、北京、沈阳、成都等）正在开展浅层地温能资源开发利用。据最新调查，应用浅层地热能进行供暖和制冷的地源热泵项目在我国已经超过2500个

2、，建筑面积已超过1亿m2。而我们广东省无论是浅层地温能的调查评价还是地源热泵的开发利用均远远落后于全国其他省市。究其原因，除了政策的支持力度和引导不够外，人们对浅层地温能的认识存在偏差与不足也是制约浅层地温能资源开发利用的重要原因。本文试图就浅层地温能的概念与利用原理、调查评价、开发利用，以及浅层地温能资源在广东省开发利用前景进行阐述和探讨，希望能抛砖引玉，为促进我省浅层地温能资源的开发利用有所帮助。1浅层地温能的概念与利用原理1.1概念浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度（一般小于200m）范围内岩

3、土体、地下水和地表水中，具有开发利用价值的低于25℃的热能。也可以理解为：赋存于地表以下200m岩土体和地下水中，因该范围内温度与地表气温存在常年温差而形成的能量，可以理解为一种势能或位能。正是由于这一温度差的存在，我们才能把它变成供暧、制冷的热冷源。浅层地温能与传统地热能的区别在于温度、空间分布和利用方式等方面的不同。由于浅层地温能的温度大大低于传统地热的温度，所以不能直接利用，它需要热泵来提温（供暧）或降温（制冷），而传统地热能可以直接利用于供热或发电等，传统地热能只本文2011年3月收到，4月改

4、回。分布于地热田中，而浅层地温能分布于广大地区。51.2利用原理浅层地温能被利用的实质是冬、夏两季地层中比较恒定的温度与外界空气的温度存在较大的反向温差。地源热泵是利用地球表面的浅层地温能资源作为冷热源进行能量转换，从而为建筑物进行供暧和制冷的机械设备。地源热泵系统的工作原理是利用水与地温能进行冷热交换，冬季把地温能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地温能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地温能为“冷源”。热泵系统按照室外换热方式不同可分为三类：（1）地埋管地源热

5、泵系统；（2）地下水地源热泵系统；（3）地表水地源热泵系统。地埋管地源热泵系统是通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的换热（图1）。在冬季是通过埋在地下的封闭管道从大地收集自然界的热量，给室内供暖；在夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的热量排入封闭管道而为大地所吸收，使房屋得到供冷。图1地埋管地源热泵系统示意图地下水地源热泵系统是通过抽取及回灌地下水，让地下水在含水层中的自由流动实现系统与大地之间的换热（图2）。在冬季是通过抽取地下水从大地收

6、集自然界的热量，给室内供暖，同时向地下回灌较低温的水；在夏季则是从室内抽出热量通过地下水而向大地排热，使房屋得到供冷，同时向地下回灌较高温的水，形成循环。该技术适用于地下水源丰富的地区。地表水地源热泵系统是直接抽取地表图2地下水地源热泵系统示意图水，让地表水在江河或湖泊中的自由流动实现系统与大自然之间的换热（图3）。在冬季是通过抽取地表水收集自然界的热量，给室内供暖，同时排出较低温的水；5在夏季则是从室内抽出热量通过地表水而向江河或湖泊排热，使房屋得到供冷，同时排出较高温的水。该技术适用于地表水源丰富

7、的地区。图3地表水地源热泵系统示意图2浅层地温能的调查评价2.1目的和任务浅层地温能调查评价的目的是查明区域浅层地温能分布特点、赋存条件和地层热物理性参数、资源数量、质量以及分布规律，进行开发利用区划，为浅层地温能的可持续利用提供依据。主要的工作有：⑴调查浅层地温能开发利用的现状；⑵浅层地温能的分布特点和赋存条件的调查评价；⑶浅层地温能开发利用的适宜性分区；⑷浅层地温能资源潜力评价。2.2调查评价的主要内容浅层地温能资源蕴藏于地下岩土体和地下水中，其储藏、运移和开发利用都受到区域地质、水文地质条件的制

8、约。不同地区浅层地温能资源的利用方式因为其区域地质、水文地质条件的不同而存在较大的差异。如第四系岩性的组构、厚度、粒度、含水层厚度、富水性、水位埋深、补给条件等是影响制约浅层地温能资源开发利用的主要因素。浅层地温能调查评价的主要内容包括以下几部分：（1）地质勘查：查明地温场的分布规律、第四系岩性的组构、水文地质条件和岩土层的热物理参数等。（2）适宜性分区：在地质勘查的基础上，应用多种分析法进行适宜性分区，按照不同的利用方式（如地埋管式、地下水式、地表水式