陽谷縣淺層地溫能開發利用分析

劉小瓊 石永建 孟錦

摘 要：本文結合陽谷縣城市總體規劃及陽谷縣淺層地溫能調查評價，從淺層地溫能開發利用原則、開發利用方向、開發利用方案、開發利用建議等方面，全面、客觀地分析了陽谷縣可適宜的地熱開發利用方式，堅定了陽谷地區利用地熱供暖替代燃煤供暖的決心，為建立陽谷生態模范縣尋找到一種可利用的新能源。

關鍵詞：淺層地溫能；總體規劃；地源熱泵；地埋管熱泵；導熱系數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.077

1 引言

淺層地溫能屬于可再生綠色能源，具有地質環境和地下水恢復速度快、對大氣無污染特性；能源利用率高，比傳統方式節能50%-75%；真正實現了供暖（冷）建筑使用區域的零排放零污染；一套設備，冬季供暖，夏季制冷，并提供日常生活熱水，可實現一機三用功能，節約總體投資，占地少等優勢。

根據《陽谷縣城市總體規劃（2015-2030年）》，陽谷縣堅持能源開發與節約并舉，把節約放在首位，強化節能措施，合理利用能源；生產、生活節能與降耗并重，處理好能源消費與大氣環境保護的矛盾；優化能源結構，創建多元化的能源供應體系，確保能源供應安全；積極推進清潔能源替代煤工程，大力推廣使用清潔能源。為推進陽谷縣清潔節能型城市建設，實現可持續發展目標，以淺層地溫能開發利用適宜性分區為基礎，結合各區規劃，提出陽谷縣城市規劃區淺層地溫能開發利用方案。

2 開發利用原則

淺層地溫能的開發利用原則上必須在適宜區或中等適宜區內進行；地下水熱泵取水層位為第四系孔隙水，為保護重要水源地，限制在重要水源地內建設地下水水源熱泵系統；地下水熱泵開發采取以灌定采的原則；為保護重要基礎設施和重要建筑物，如高速鐵路、重要文物等沿線及附近一定范圍內，限制開發地下水熱泵系統。

3 開發利用方向

根據城市規劃，一城是指陽谷縣規劃中心城區，西至S333、北至S324、南至S333、東至S254。陽谷縣城規劃包括北部規劃新城區、西部工業區、中心生活服務區、東部工業區和南部居民區。

北部規劃新城區：黃河西路至S324一帶回灌率在50～80%之間，富水性較好，水源熱泵適宜性中等。該區第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導熱系數普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

西部工業區：該區西北部楊園、鋼鐵市場、森泉熱點區域一帶地下水位較高，水位埋深一般小于5m，回灌率普遍低于50%，水源熱泵的適宜性較差，限制水源熱泵的開發利用，國莊、鐘海村和崔王莊附近含水層厚度30m左右，導熱系數0.9～1.5w/m·k，地埋管適宜性中等，其余地區地埋管熱泵適宜性好。

中心生活服務區：該區是聊城市的中心城區，已有建筑密度較大，從第四系厚度、導熱系數和含水層厚度等條件考慮，地埋管熱泵適宜性好。從水位埋深和回灌率等條件考慮，區內老城區水源熱泵系統適宜中等。

東部工業區：富水性較好，水源熱泵適宜性中等。該區第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導熱系數普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

南部居民區：該區南湖附近由于水位埋深、地下水質和城市規劃等因素水源熱泵系統適宜性差。該區第四系厚度大于130m，含水層厚度45m左右，導熱系數普遍大于1.5w/m·k，適宜地埋管熱泵。

4 開發利用方案

以各規劃區地質、水文地質條件、巖土體物理性質與熱物理性質及環境條件為基礎，依據適宜性分區和開發利用原則，結合城市規劃，提出初步開發利用方案。

4.1 地下水地源熱泵開發利用方式及參數確定

地下水熱泵回灌井盡量布置在開采井下游，堅持以灌定采原則，100%回灌，采灌井數量比例和采灌井間距，各工程切實做好運行過程中的各參數動態監測工作。地下水換熱系統，根據建筑熱負荷、單井出水量等確定開采井數量、井深等，根據抽水回灌試驗確定采灌比。區內采灌井淺層淡水適宜深度一般60m左右，抽灌間距離40～60m。中深層微咸水含水層區采灌井適宜深度一般150～180m，采灌井間距離40～60m，利用該層地下水時，為防止串層污染，應做好淺層孔隙水的止水措施。

4.2 地埋管熱泵系統開發利用方式及參數確定

考慮規劃區所處含水層富水性、地下水埋藏深度、第四系厚度等因素地埋管換熱系統建議換熱孔間距和孔深。在建筑密集區，老城區，可利用空間受限制，埋管間距以4m為宜，換熱器規格首選雙U32，孔深100～120m；開發區、城市新區等埋管間距以4～5m為宜，換熱器規格首選雙U32，其次雙U25，孔深80～120m。具體換熱孔間距、深度、換熱器規格建議值及受限條件見下表。

5 關于淺層地溫能開發利用建議

地埋管和地下水換熱系統開發利用適宜性分區采用的評價因子、評價方法等具有一定局限性，因此，在工程開發利用時，應充分考慮工程場地的實際地質條件，選取與地質條件相適應的換熱系統。

工作區內存在較為豐富的咸水或微咸水資源，在開發利用咸水資源的同時，為防止地下水串層污染，保護淡水資源，應加強成井技術的研究。

參考文獻：

[1]山東鈺鏹地質資源勘查開發有限責任公司.陽谷縣淺層地溫能調查評價報告[R].濟南：山東鈺鏹地質資源勘查開發有限責任公司，2017-2018.

[2]陽谷縣人民政府.陽谷縣城市總體規劃（2015-2030年）[R].濟南：中國城市規劃設計研究院，2015（12）.