淺層地溫能開發利用管理的有效措施

羅楷

摘要：闡述了淺層地溫能開發利用前景，分析了目前開發利用中存在的問題.并提出了淺層地溫能開發利用區有效管理方式.包括從綠化種植在地埋管埋設場地的管理、建設對象和使用對象的選擇以及優先順序、地埋管和地下水地源熱泵的工藝技術等方面，希望為相關工程提供借鑒。

關鍵詞：淺層地溫能;開發利用;地埋管

中圖分類號：TK529文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0205-02

1引言

在地表以下200m的范圍內的地下水或是地下土壤中蘊藏著極具開發價值的地溫熱能，這便是淺層地溫能。在采集地溫熱能時通常采用熱泵技術，然后將采集來的地溫熱能用來制冷或是供暖。淺層地溫熱能作為一種可再生能源，其優點包括在較淺的地層埋藏、擁有大儲量、可就近開發利用、分布較為廣泛并具有環保清潔的作用等。

2開發利用前景

當前，世界各國為了逐漸走向生態文明之路并有效實現可持續發展，越來越重視“低碳經濟”的發展。2009年世界氣候大會在哥本哈根舉行，中國政府關于減排的承諾，充分展示了中國謀發展、促合作、負責任的大國形象。目前，“低碳”正成為國民的共識.那么我國在當前的熱點議題便轉向了怎樣通過產業結構的有效調整以及經濟的快速發展來實現“低碳減排”的目標。為了將我國社會經濟的發展能力有效提升，“低碳競爭力”是一個關鍵點。

在我國對淺層地溫能的開發程度仍處于起步時期，但是在國外。其早已被廣泛開發并使用。它作為一種可再生的綠色能源而被越來越多的國家重視起來，其發揮的作用也較為顯著，因此在近期，我國極力促進與發展開發利用淺層地熱能。在我國經常使用淺層低溫能來提供制冷與供暖，舉例來講在沈陽淺層地溫供給的建筑超過了4300萬m²，而在北京地源熱泵系統使用在眾多標志性工程之中，如奧運村以及國家大劇院等等。

淺層低溫能可有效促進節能減排并對資源與能源的短缺問題給出有效的解決方式，因此人們越來越關注如何正確開發并使用。我國為了更加科學地使用并開發淺層地溫能，在2011年由中國地質調查局牽頭，對我國各省會城市淺層地溫能開展調查評價工作，對我國開發淺層地溫能的實際情況進行了解與掌握，并對淺層地溫能資源量進行了簡單評價、適宜性區劃。在淺層地溫能的開發利用上，將部分動態監測點與示范工程建立起來，更加規范合理科學地開發淺層地溫能。

3淺層地溫能開發利用問題

地下水以及地埋管地源熱泵系統兩種形式是淺層地溫能的關鍵利用形式。在國內，部分問題仍存在于眾多工程運行、施工以及設計的進程巾，導致項目高投資以及效率不高的現象存在于地源熱泵巾，從而使節能工程并未真正意義上發揮其節能的功效。不能完全回灌抽取地下水的問題出現在地下水水源熱泵，建筑物便可能因此地下水被持續抽取而出現沉降的隱患，會極大的影響水質以及地下水溫度場;而不合理的機組選型問題出現在地埋管地源熱泵系統，便會造成在冬夏地下換熱器交替之時不均勻負荷的現象。本文對淺層地溫能開發利用區管理原則進行系統的探討與研究。將可靠的建議提供在運行、施-_亡以及設計地源熱泵系統的進程中。

4淺層地溫能開發利用區的有效管理方式

（1）將綠化種植用在地埋管埋設場地上面，但是像是喬木等植物最好不要布置上方，若喬木是綠化布置中必不可少的植物，為了減少損害地埋管，應在喬木與地埋管之間保持足夠的距離。舉例來講，香樟樹以及黃角樹等高大喬木在重慶最為常見。根性強是香樟樹的特點，一旦管道上有其根系，會產生管道彎曲變形的現象，因此必須對其進行嚴格把控;而生長速度快是黃角樹的特點，其根系擁有較強的滲透力，向周圍持續擴散，極大的危害了地埋管，因此應對其進行嚴格把控，將人為的方式采用在無法移植的黃角樹上，對其根的生長方向進行有效引導，加強保護管道等等。經過眾多研究可以得出，擠壓以及穿入的方式是管道受到植物根破壞最為直接的方式，間接破壞的方式為管道受到腐蝕性環境的影響而受到催化作用，腐蝕性環境便是由于根的分泌物造成的，而最為嚴重的破壞便是穿人式破壞。具體的應對方案應依搪現場的實際情況來開展。

（2）建設并開發使用淺層地溫能優先級為：新建建筑，再是在建建筑，最后是已有建筑地區。此順序的考慮依據是建設的綜合性以及難易程度來開展的，在新建、改建或是擴建的民用建筑項目中只要是具備地源熱泵使用條件并與地源熱泵技術推廣應用需求相符的，便會將建筑供暖制冷的能量來源定為淺層地溫能。

（3）通常選擇在建筑周圍、廣場、停車場以及綠地等較為平坦的空地埋設地埋管，而地埋管甚至也可以鋪設在新建建筑物基礎或是地下停車場的下方。像是有較大承重的消防通道、道路干道等應避免建設在埋設地埋管系統的場地上方，必須穿越時，為了避免地下埋管受到破壞而通常將管溝以及蓋板等技術方法采用其中。在已經存在的管線、設施以及地下建筑等地最好不要鋪設地埋管，確保其他的設施以及地下系統免受運行與施工的影響。

（4）在開發利用淺層地溫能源時，地下水地源熱泵系統的選擇受到了極大的限制。其中沙土鹽堿地由土地沉陷以及地面沉降等造成的不良的工程地質以及水文地質現象可能出現在回灌與抽取地下水的進程中。山區在國內部分地區分布較為廣泛，分析崩塌的操作需使用在應用地下水地源熱泵的進程中，極可能引發眾多自然災害，像是泥石流、滑坡等現象。為了避免地質災害受到加劇與引發作用，應在山區減少使用地下水地源熱泵系統。

（5）嚴格的限定未出現在地埋管式地源熱泵系統的應用條件中的運營商。在技術以及經濟條件允許的情況下，建設的項目只要與地埋管系統布設需求相符，便可使用地埋管地源熱泵系統。使用地下水地源熱泵與地埋管地源熱泵相比，前者需要將放熱以及吸熱的進程用在地下水中，在含水層中需要回灌換熱后的全部地下水。由于回灌需要較高的經濟成本、抽水與之相比較為容易，且回灌水的質量還要達到一定的要求，部分運營商為了有效的降低成本而將只抽不灌或是多抽少灌的計策采用其中，極大的破壞了地質且浪費了寶貴的水資源，地面沉降的現象甚至出現在部分地區。而回灌方式不需要用在地埋管地源熱泵，再加上水資源在國內部分地區較為匱乏，不均勻分布的地下水位等等對地下水源熱泵都不太適應，因此地埋管地源熱泵便會在我國極大的推廣使用。

（6）在設計各個建設項目之前，除了應用地源熱泵系統的基本原則之外，還用做好將相關方面的可行性研究，像是經濟效益、建設條件以及地質狀況等方面。要想擁有較好的地埋管換熱效果，最好將其埋設在地下水較為豐富的地區。而鋪設地埋管是地源熱泵系統的關鍵技術，首先應確保地埋管鋪設的面積，然后再進行鋪設作業。與其他形式的空調系統相比，投資地埋管熱泵系統的主機系統要比其高出大概10%～15%，考慮到運行費用的有效節約，通常會將多投入的部分進行回收，時間保持在3～5年。所以，地源熱泵并不適用所有的項目，嚴格的可行性分析必須做在建設地源熱泵之前，防止出現質量、不穩定以及效率低下等困擾。

（7）建筑的優先選擇順序在淺層地溫能的使用下而變成辦公一商業建筑，然后高檔一一般住宅樓。像是學校、商場、政府辦公樓、醫院、寫字樓以及酒店等辦公商業建筑需要較多的化石燃料以及電能，是供冷以及供暖的主要對象，同樣也是淺層地溫能所開發利用的重要條件。而高檔小區與一般住宅小區相比，前者需求相對較高的生活質量且其經濟條件也較好，因此在冬天供暖與夏天供冷的需求較高，在其經濟承受能力范圍之內，同樣也是淺層地溫能的開發對象。

5結語

本文主要對淺層地溫能開發利用區基本管理原則進行了詳細地探討，提出了7點不同的建議提供在淺層地溫能的合理開發利用上，包括管理、施工以及前期設計等各個方面。進一步促進了地源熱泵系統規模化的應用在全國范圍中，有效降低了開發的風險。在實踐與應用地源熱泵工程中，此研究意義重大，極大地推動了各地積極應用地源熱泵技術。