浅议浅层地热能的勘查与开发利用研究.doc

山东省地矿局总工程师培训班结业论文
浅议浅层地热能的勘查与开发利用
姓名:赵季初
单位:山东省鲁北地质工程勘察院
中国地质大学(武汉)·2013年12月
浅议浅层地热能的勘查与开发利用
赵季初
(山东省鲁北地质工程勘察院,山东德州,253000)
摘要:本文首先回顾了浅层地热能的开发利用历史,并对我国浅层地热资源的勘查与开发利用现状进行了简要的总结,介绍了浅层地热能开发利用节能效果的理论依据。结合实际工作经验与规范要求,对浅层地热能的勘查评价过程进行了梳理,对浅层地热能开发应注意的问题的进行初步分析。
关健字:浅层地热能勘查开发利用
1 浅层地热能勘查利用现状
《浅层地热能勘查评价规范》(DZ/T0225-2009)中定义:蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能。指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200m以内,温度低于25℃的热能[1]。
浅层地热能的开发利用最早起源于欧美,(Sadi karnot)在 1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论,这成为热泵技术的起源。1912年瑞士的苏黎世首次采用了河水作为热源的热泵系统进行供暖。1946年第一个地源热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起,瑞士、荷兰和瑞典等国政府逐步资助建立了示范工程。我国浅层地热能利用始于上世纪90年代,最早开始大规模开发的是北京市与沈阳市。统计至2010年,北京约有2000万m2的建筑利用浅层地热能供暖和制冷,沈阳市已超过4300万m2[3]。
为推进浅层地热能的开发利用,在国土资源部的领导下,中国地质调查局2007年成立了“浅层地热能研究与推广中心”,与2008年12月3日,下发了《国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》(国土资发〔2008〕249号),要求“各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门在2010年年底前,组织完成本行政区域内的浅层地热能调查评价工作”[2]。。目前,全国31个省级城市均完成了浅层地热能调查评价工作,大部分省开展了全省范围内的调查评价工作。
2 浅层地热能开发的技术与优势
浅层地热能开发技术
浅层地热能开发的核心设备是热泵机组,该机组与普通空调的组成部件一样,由四部分组成:压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。其工作过程为:低温低压的液态制冷剂,首先在蒸发器里从周边环境中吸热并气化成低压蒸气;然后通过压缩机将低压制冷剂气体压缩成高温高压的蒸气,该高温高压气体在冷凝器内向周边环境放热,冷却凝结成高压液体。再经节流阀形成低温低压液态制冷剂进入蒸发器。
根据热源的不同,利用浅层地热能的热泵可分为水源热泵,地源热泵。
水源热泵利用的热源为地下水、地表的河流、湖泊和海洋等,水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即冬季热泵的蒸发器位于水体中,而夏季热泵的冷凝器位于水体中。
地源热泵是利用地表以下一定深度内(200m范围内)岩土体作为热泵的冷热源,该机组一般要增加一换热设备,该设备将热泵机组的蒸发器(或冷凝器)与“U”型埋管连接起来,从岩土体中吸收(或释放)热量。
浅层地热能开发的优势
目前文献中一般叙述热泵的优势时引用:在冬天,1千瓦的电