綠色低碳中深層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)供暖技術(shù)是一項(xiàng)名副其實(shí)的綠色環(huán)保節(jié)能新技術(shù)。綠色低碳中深層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)供暖技術(shù)是通過(guò)在地下安裝微換熱器，從地下中深層巖土層取熱，再由地面專(zhuān)用設(shè)備系統(tǒng)向建筑物或末端供熱，解決人們對(duì)采暖、熱水、制冷及發(fā)電的能源需求，具有系統(tǒng)工藝先進(jìn)、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定安全可靠、普遍適用、循環(huán)持續(xù)、高效節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低、環(huán)境零干擾和污染零排放等特征，可滿(mǎn)足1.5萬(wàn)～2萬(wàn)㎡節(jié)能建筑的供暖需求。

作為我國(guó)自主創(chuàng)新高科技產(chǎn)品，是對(duì)傳統(tǒng)供熱的革命性變革。這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了中深層地?zé)衢_(kāi)發(fā)“取熱不取水”和低品位地巖熱的開(kāi)發(fā)利用，避免了直接開(kāi)采地下熱水資源帶來(lái)的一系列問(wèn)題。為地下中深層地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用開(kāi)拓了新的思路，使得地?zé)崮苷嬲蔀榭沙掷m(xù)、可再生的新能源，是對(duì)傳統(tǒng)供熱的革命性變革，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。目前中深層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)供暖技術(shù)已成功在國(guó)內(nèi)超過(guò)100萬(wàn)㎡的建筑中進(jìn)行了推廣使用，是典型的綠色低碳供暖技術(shù)。

中深層地?zé)崮苁侨祟?lèi)已知可以開(kāi)發(fā)的自然資源之一，通過(guò)技術(shù)手段，可能將地?zé)崮苻D(zhuǎn)化我們所需要的電能、機(jī)械能等。目前，中深層地?zé)崮艿淖饔弥饕宫F(xiàn)在幾個(gè)方面：

1、地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫闹匾绞健８邷氐責(zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。 地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?。地?zé)岚l(fā)電的過(guò)程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來(lái)。能夠被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類(lèi)型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類(lèi)。

2、地?zé)峁┡?

將地?zé)崮苤苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?。此外利用地?zé)峤o工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過(guò)程的熱源也是大有前途的。

3、地?zé)釀?wù)農(nóng)

地?zé)嵩谵r(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地?zé)崴喔绒r(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地?zé)崴B(yǎng)魚(yú)，在28℃水溫下可加速魚(yú)的育肥，提高魚(yú)的出產(chǎn)率；利用地?zé)峤ㄔ鞙厥?，育秧、種菜和養(yǎng)花；利用地?zé)峤o沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量 等。 將地?zé)崮苤苯佑糜谵r(nóng)業(yè)在我國(guó)日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥?。各地還利用地?zé)岽罅Πl(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚(yú)、鰻魚(yú)、羅非魚(yú)、羅氏沼蝦等。

4、地?zé)嵝嗅t(yī)

地?zé)嵩卺t(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國(guó)都很珍惜。由于

地?zé)崴畯暮苌畹牡叵绿崛〉降孛妫郎囟容^高外，常含有一些特殊的化學(xué)元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。

未來(lái)隨著與中深層地?zé)崮芾孟嚓P(guān)的高新技術(shù)的發(fā)展，將使人們能更地查明更多的地?zé)豳Y源；鉆更深的鉆井將地?zé)釓牡貙由钐幦〕?，因此地?zé)崂靡脖貙⑦M(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展的階段。

我國(guó)有豐富的地?zé)豳Y源，目前地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用主要應(yīng)用于分布式供熱領(lǐng)域，通常一對(duì)地?zé)峋ㄒ徊梢还啵┛蔀?-8萬(wàn)平米建筑供熱，采用板式換熱器換熱提取地?zé)崴械臒崃縼?lái)實(shí)現(xiàn)供熱，這種技術(shù)主要存在以下問(wèn)題：

一、設(shè)計(jì)二次側(cè)供水溫度收到地?zé)崴鏊疁囟鹊南拗?，一般低于地?zé)崴鏊疁囟?℃左右，地?zé)崴鏊疁囟冗_(dá)到55℃就算比較理想的溫度，則二次側(cè)供水溫度最高只能達(dá)到50℃，若地?zé)崴鏊疁囟鹊陀?5℃，則二次側(cè)供水溫度最高只能達(dá)到40℃，低于地暖散熱器的設(shè)計(jì)供水溫度，不能利用，大大限制了對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用；

二、受到二次側(cè)供水溫度較低的限制，常規(guī)地?zé)峁嵯到y(tǒng)不能用于集中供熱間供系統(tǒng)，對(duì)于燃煤鍋爐間供系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱源替代；

三、地?zé)崴械臒崮艿貌坏匠浞值睦?，地?zé)崴?jīng)過(guò)換熱后，一般于40℃左右進(jìn)行回灌，則地?zé)崴?0℃以下儲(chǔ)存的熱能不能得到利用，大大降低了單口地?zé)峋墓崮芰?，同時(shí)增加了項(xiàng)目上地?zé)峋耐顿Y，影響了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

綜上，能夠有效提升二次側(cè)供水溫度和深度高效的利用地?zé)崴袃?chǔ)存的熱能是現(xiàn)行地?zé)峁犴?xiàng)目的技術(shù)瓶頸。

1 地?zé)崮芄?

地?zé)崮芄幔且砸粋€(gè)小區(qū)或多個(gè)小區(qū)為供熱單位建立供熱系統(tǒng)，提供供熱服務(wù)。地?zé)峁嵯到y(tǒng)一般包含地?zé)峋?、地?zé)峁芫W(wǎng)、地?zé)峁嵴?、供熱管網(wǎng)和熱用戶(hù)，根據(jù)地?zé)豳Y源條件和供熱負(fù)荷鉆鑿地?zé)峋傻責(zé)峋锰崛〉責(zé)崴?，?jīng)地?zé)峁芫W(wǎng)輸送至供熱站，在地?zé)嵴緝?nèi)進(jìn)行熱交換，將地?zé)崴疅崃總鬟f給供暖循環(huán)水，溫度升高的供暖循環(huán)水經(jīng)供熱管網(wǎng)輸送至熱用戶(hù)，供熱用戶(hù)利用，溫度降低的地?zé)嵛菜?jīng)回灌井進(jìn)行同層回灌[2]。根據(jù)供熱系統(tǒng)有無(wú)調(diào)峰及調(diào)峰類(lèi)型主要分為3種形式，即地?zé)衢g接供熱、地?zé)?熱泵機(jī)組、地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐[3]。

1.1 地?zé)衢g接供熱

地?zé)衢g接供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?，?jīng)地?zé)峁芫€(xiàn)送至換熱器，利用換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴?jīng)輸水管線(xiàn)送至回灌井進(jìn)行回灌；獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水，由供熱管線(xiàn)送至熱用戶(hù)，供熱用戶(hù)利用熱能，溫度降低后的供熱循環(huán)水經(jīng)供熱管線(xiàn)輸送至換熱器再次換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復(fù)始循環(huán)。

該工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，可減小地?zé)崴畬?duì)供熱管線(xiàn)和用熱末端的腐蝕，降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)費(fèi)用，提高項(xiàng)目有效運(yùn)營(yíng)周期。

中深層地?zé)崮芄峒夹g(shù)原理及組成

1.2 地?zé)?熱泵機(jī)組

地?zé)?熱泵機(jī)組供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?，?jīng)地?zé)峁芫€(xiàn)送至一級(jí)直供換熱器，利用一級(jí)換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴椭炼?jí)換熱器，進(jìn)行二次換熱將熱量傳遞給二級(jí)板換與熱泵蒸發(fā)器側(cè)之間的循環(huán)水，為熱泵機(jī)組提供熱源，經(jīng)二級(jí)換熱器換熱后的地?zé)崴奢斔芫€(xiàn)送至回灌井進(jìn)行回灌；經(jīng)一級(jí)換熱器換熱和熱泵機(jī)組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水，經(jīng)供熱管線(xiàn)送至熱用戶(hù)、供熱用戶(hù)利用，溫度降低后的供熱循環(huán)水由供熱管線(xiàn)輸送至一級(jí)換熱器和熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)進(jìn)行換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復(fù)始循環(huán)。

該工藝相對(duì)復(fù)雜、造價(jià)較高，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本也較高，熱泵機(jī)組作為調(diào)峰承擔(dān)熱負(fù)荷不易過(guò)高，地?zé)崮芾寐瘦^高。

1.3 地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐

地?zé)?熱泵機(jī)組+鍋爐供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?jīng)地?zé)峁芫€(xiàn)送至一級(jí)換熱器，地?zé)崴靡患?jí)換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴椭炼?jí)換熱器，進(jìn)行二次換熱將熱量傳遞給二級(jí)換熱器與熱泵蒸發(fā)器之間的循環(huán)水，為熱泵機(jī)組提供熱源，經(jīng)二級(jí)換熱器換熱后的地?zé)崴奢斔芫€(xiàn)送至回灌井進(jìn)行回灌；經(jīng)一級(jí)換熱器換熱和熱泵機(jī)組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水熱量和溫度仍然不能滿(mǎn)足需求，需進(jìn)一步利用調(diào)峰鍋爐加熱升溫，然后經(jīng)供熱管線(xiàn)送至熱用戶(hù)，供熱用戶(hù)利用，溫度降低后的供熱循環(huán)水由供熱管線(xiàn)輸送至一級(jí)換熱器和熱泵機(jī)組進(jìn)行換熱獲取熱量、提高溫度，然后再次由鍋爐加熱升溫，如此周而復(fù)始循環(huán)。地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐供熱工藝復(fù)雜、造價(jià)高，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本高。

地?zé)豳Y源受地域限制，其開(kāi)發(fā)利用應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源、市場(chǎng)、政策等條件選用合理的供熱模式，提高資源利用率、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 地?zé)崮芄釂?wèn)題分析

地?zé)峁峒夹g(shù)已趨于成熟，也存在著諸多問(wèn)題，給地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)一定的阻礙。

2.1 地?zé)峥辈槌潭鹊?，鉆井風(fēng)險(xiǎn)大

目前除個(gè)別地區(qū)資源勘查相對(duì)成熟外，全國(guó)大部分地區(qū)勘查程度低或無(wú)勘查，在資源勘查不足的情況下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，鉆井失敗率較高，且無(wú)法進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)發(fā)部署，會(huì)造成很大的損失。

2.2 初投資高，周期長(zhǎng)

一般而言，開(kāi)發(fā)某一區(qū)域的地?zé)崮?，需先進(jìn)行地?zé)豳Y源勘查，勘查工作較重、投入大，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)負(fù)擔(dān)較重。目前地?zé)峋你@探方法和工藝依然采用油氣井工藝和設(shè)備材料，地?zé)峋顿Y較高，導(dǎo)致地?zé)峁岢跬顿Y高，建設(shè)和投資回收期長(zhǎng)。

2.3 地?zé)嵛菜毓嗦实?

目前，國(guó)家尚未針對(duì)地?zé)嵛菜毓喑雠_(tái)標(biāo)準(zhǔn)，各地開(kāi)發(fā)管理缺少規(guī)范，地?zé)峄毓啾O(jiān)督不嚴(yán)，存在著地?zé)嵛菜毓嗦实?，不僅造成了資源浪費(fèi)，地面土壤、河流產(chǎn)生污染，也對(duì)地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)帶來(lái)阻礙。

2.4 結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重

地?zé)崴毡榇嬖谥V化度，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)運(yùn)輸管網(wǎng)、設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，造成管道刺漏、換熱器換熱效率降低或損壞。地?zé)崴谶\(yùn)輸過(guò)程中，改變了原有的熱儲(chǔ)環(huán)境，極易造成結(jié)垢，堵塞管道，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)困擾。

2.5 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、可持續(xù)評(píng)價(jià)差

某些地區(qū)地?zé)衢_(kāi)發(fā)過(guò)程中，地?zé)峋何?、流量、溫度發(fā)生變化，并有一定的下降趨勢(shì)，造成原有設(shè)計(jì)系統(tǒng)不能適應(yīng)其變化，其原因在于地?zé)衢_(kāi)發(fā)初期缺乏科學(xué)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中缺少動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.6 地?zé)崂萌狈侠硇?

各地地?zé)豳Y源條件不同，某些地區(qū)資源品位高，地?zé)嶂苯永煤笪菜廊辉?0℃左右，地?zé)峋C合利用率不高；有些地區(qū)品位低，為了利用地?zé)崮軡M(mǎn)足工程要求，地?zé)崴疁囟冉档洼^大，尾水溫度甚至達(dá)10℃，長(zhǎng)期開(kāi)采必將對(duì)地?zé)崮芰謴?fù)產(chǎn)生不利影響。

3 地?zé)崮芄峤ㄗh

針對(duì)當(dāng)前地?zé)崮芄岽嬖诘膯?wèn)題，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議為地?zé)岚l(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)和幫助，促進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.1 加大地?zé)峥辈榱Χ?

為降低地?zé)衢_(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)擴(kuò)大地?zé)峥辈榉秶?，提高地?zé)峥辈槌潭?。地?zé)豳Y源的國(guó)有屬性，資源勘查成本大，企業(yè)自身力量相對(duì)薄弱，建議國(guó)家或地方政府組織開(kāi)展全國(guó)或各區(qū)域地?zé)豳Y源勘查，明確各地區(qū)的地?zé)豳Y源狀況，為地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)部署提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 提高技術(shù)創(chuàng)新水平

地?zé)峁岢跬顿Y大，供熱系統(tǒng)工藝、設(shè)備及材料選用較為保守，未研發(fā)與之配套的設(shè)備及材料，應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新，從工藝各環(huán)節(jié)研發(fā)與地?zé)峁嵯噙m應(yīng)的設(shè)備、材料，建立一系列相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，降低建設(shè)、生產(chǎn)成本，提高地?zé)峁岬男б妗?

3.3 規(guī)范地?zé)嵛菜毓?

地?zé)嵛菜毓嗍堑責(zé)衢_(kāi)發(fā)非常重要的技術(shù)問(wèn)題之一，應(yīng)根據(jù)地?zé)峥辈楹突毓嘣囼?yàn)，明確各地的回灌條件，建立地?zé)峄毓嗟囊?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格保證地?zé)峄毓嗦剩_保地?zé)豳Y源的可持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)發(fā)。

3.4 加強(qiáng)地?zé)衢_(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用是動(dòng)態(tài)的，不僅要有前期資源評(píng)價(jià)，也要有開(kāi)發(fā)過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握其的動(dòng)態(tài)變化，矯正前期資源開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)的合理性，為后續(xù)開(kāi)發(fā)提出合理的指導(dǎo)性建議。

3.5 合理控制地?zé)崂寐?

依據(jù)地?zé)峥辈榕c評(píng)價(jià)，根據(jù)不同地區(qū)資源狀況合理控制資源開(kāi)發(fā)利用率，對(duì)開(kāi)采量、回灌溫度給予合理控制，既要避免熱量浪費(fèi)，又要控制熱量超采，影響地?zé)岬慕?jīng)濟(jì)可持續(xù)開(kāi)發(fā)。