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我市地理位置比較偏僻，除少數地熱資源外，本地尚未探明其它能源礦產資源，所有能源物資均從外地運來，運距大，成本高。能源利用方式主要以火電、煤、氣、油等常規能源為主，除少量太陽能和風能外，其它能源尚未得到開發利用。淺層地溫能利用是一種新型的優質環保能源，在北京、天津等大城市已廣泛推廣，技術日臻成熟。淺層地溫能具有可再生性、儲量大、清潔環保和可用性強等特點，因此，推廣利用淺層地溫能資源，有利于優化我市能源結構，促進多能互補，提高能源利用效率。

一、基本概念和特點

淺層地溫能一般是指地球淺表層數百米內（＜200m）的土壤、砂石和地下水中所蘊藏的一種低溫熱能，其能量主要來源于太陽輻射和地球梯度增溫。淺層地溫能資源廣泛存在于淺層表地層的洹溫帶中，受四季氣候的影響較小，溫度相對恒定，再生迅速，可循環使用。其主要特點如下：

1.儲量巨大

據專家測算，我國近百米內的土壤每年可采集的低溫能量是我國目前發電裝機容量的3750倍，百米內地下水每年可采集的低溫能量也有2億千瓦。

2.清潔環保

淺層地溫能的開發利用是利用有關技術裝備對淺層土壤或地下水進行冷熱交換，以實現對建筑物的供暖（冬季）或降溫（夏季），整個過程中，不消耗土壤或水，可以實現供暖（冷）區域的污染排放，無環境污染。

3.可用性強

據北京、天津等淺層地溫利用程度較高地區統計，淺層地溫能建筑投資約250～380元/平方米，比同樣滿足供暖、制冷和生活熱水條件的燃氣和空調系統等能耗降低20～30%，其運行費用明顯低于其他清潔能源，且能就地取材，免于運輸，無廢渣、無污染，經濟實用。

二、淺層地溫能的開發利用技術

淺層地溫能的轉換主要采用熱泵技術。熱泵技術是全世界近年來倍受關注的一項新型能源技術，其基本原理基于逆卡諾循環，采用電能驅動，從低溫熱源中吸取熱量，并將其傳輸給高溫熱源以供使用，傳輸到高溫熱源中的熱量不僅大于所消耗的能量，而且大于從低溫熱源中吸收的能量，在標準工況下，系統消耗一個單位的能量，從低溫熱源中提取二個單位的能量，合在一起輸出三個單位的能量。目前比較成熟的技術包括：

1.水源熱泵系統

水源熱泵利用地球表面淺層水吸收的太陽能和地熱能而形成的低位熱能。根據水的來源不同，又可以進一步分為地熱水水源熱泵系統、地下水（深井水）水源熱泵系統和地表水水源熱泵系統等（見圖1）。

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1）地下水水源熱泵技術

同空氣、土壤和淺表水體等其他熱源相比，地下水資源豐富、很少受氣候變化影響，因此，冬季使用不會像空氣源熱泵那樣易結霜，或者像地表水那樣易結冰，既適用于中小型建筑又可用于大型建筑。常規地下水熱泵系統使用的多為深50m以內的淺井，并可分為井－溝渠型和井－井兩種類型。井－溝渠型只有一口（組）抽水井，從井中抽出的地下水流經蒸發器（或冷凝器）放出（或吸收）熱量后，直接排入溝渠或另作它用，不再灌回地下。井－井型則包括一口（組）抽水井和一口（組）回灌井，從抽水井抽出的地下水使用后經回灌井灌回地下，通常將抽水井置于回灌井上游并保持一定距離。

2）地表水水源熱泵技術

湖水、河水水源熱泵:湖水、河水水源熱泵的利用在取水結構和處理等方面的研究因所需資金較大，發展也不快，而且湖水、河水等經升溫或降溫后再排回水源當中去，對自然界生態有無影響還要進一步觀察。

污水源熱泵:采用污水作為水源熱泵的熱源，根據污水夏季溫度低于室外溫度，冬季高于室外溫度的特點，用熱泵利用污水冷熱能。污水源熱泵系統按照其使用的污水的處理狀態可分為以未處理過的污水作為熱源的污水源熱泵系統、以二級出水或中水作為熱源的污水源熱泵系統；按照熱泵機組機房的布置情況可分為集中式、半集中式和分散式的污水源熱泵系統。

海水源熱泵:海水在一定的使用條件下是熱泵機組非常好的熱源形式之一。在25～50米水深位置海水的溫度基本恒定（5～8℃），主要用于中等規模及大規模的熱泵系統中。我市沿海地區海水資源豐富，經濟比較發達，在資源、技術、資金等方面都具備了相應的發展條件。引進國外先進的技術，開發大型區域海水供熱供冷熱泵機組，特別是在夏熱冬冷地區，已成為節約能源、保護環境的有效途徑。

2.土壤源熱泵系統

土壤源熱泵系統（見圖2、3）是一種利用地下淺層地溫能資源的既可供熱又可制冷并提供生活熱水的一種節能環保的技術。現采用的技術主要為土－氣型地熱泵技術。

土－氣型地熱泵技術所利用的能源是常溫土壤中的能量，采用埋設垂直管、水平管或向地表水拋設管路等多種方式，直接從淺

圖2土壤源熱泵制熱系統層土壤取熱或向其排熱，不受地下水開采的限制，推廣的范圍更大、更靈活。它只要有足夠進行熱交換的淺層土壤(-3.5℃以上的土壤或地下水)就可滿足地熱泵所要求的技術條

圖3土壤源熱泵制冷系統件。土－氣型地源熱泵技術減少了地熱轉換成熱水和冷水的過程其熱損失減少能源效率更高供暖、制冷運行費用更低。

三、國內外淺層低溫能開發利用現狀

（一）國外淺層低溫能開發利用現狀

“地源熱泵”的概念最早出現于1912年。20世紀50年代，歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當時能源價格低，這種系統并不經濟，因而未得到推廣。直到20世紀70年代初世界上出現了第一次能源危機，地源熱泵才開始得到重視。經過50年的發展，目前地源熱泵技術在北美和歐洲已經非常成熟，成為廣泛采用的一種供熱空調系統，有一整套標準、規范、計算方法和施工工藝。

在歐洲，地源熱泵主要應用于新建房屋，系統末端可以提供地板輻射采暖。但在各個國家的發展并不平衡，其中瑞典普及廣泛，市場成熟，90%的房屋安裝了地源熱泵，而英國、丹麥等國家才剛剛起步。

在美國，20世紀50年代，水源熱泵就作為一種商品開始生產。1985年，美國已經擁有1.4萬臺地能中央空調系統（即利用地下淺層地熱資源如地下水、土壤或地表水等的既可以供熱又可以制冷的高效節能的空調系統）；到目前已經安裝了40多萬臺，而且以每年10%的速度穩步增長。2000年，美國商業建筑中地能中央空調系統已占空調總保有量的25%，其中新建筑占40%。

（二）國內淺層地溫能開發利用現狀

我國在地源熱泵領域的研究始于20世紀80年代初。但當時由于能源價格的特殊性，以及其他一些因素的影響，地源熱泵的推廣非常緩慢。

到了20世紀90年代以后，由于受國際大環境的影響以及地源熱泵自身所具備的節能和環保優勢，這項技術日益受到重視,得到了較快發展和推廣。

目前全國淺層地熱能服務面積超過6000萬平方米，主要集中在北京、上海、天津、沈陽、河北等地；僅北京市就已完成熱泵項目超過500個，1200多萬平方米的建筑利用地源熱泵系統供暖制冷，其中既有普通住宅、公共建筑，也有工業廠房、賓館商場。近年來，河南、陜西、內蒙古、山東、安徽、湖北、湖南、廣東等省也都開始了開發利用淺層地溫能的探索和試點工作，淺層地熱能開發利用前景廣闊。

四、我市開展淺層地溫能資源工作的建議

我市擁有豐富的海水資源，又是著名的“溫泉之鄉”，開發利用淺層地溫能資源具有得天獨厚的條件。我市應積極創造條件，加大開發利用淺層地溫能資源的力度。

（一）摸清家底，科學制定規劃。淺層地溫能資源豐富，分布廣泛，積溫穩定，開發技術日臻成熟，是一種很好的環保替代能源。但對地溫能資源進行地質勘查評價，是合理開發利用新能源的前提和基礎。因此，首先應委托科研技術力量雄厚的單位（如北京市地質礦產勘查開發局、天津地熱勘查開發設計院等），按照節約能源、提高能源利用效率、保障能源安全的原則，開展我市淺層地溫能資源調查評價和環境評估工作，為今后的開發利用提供詳細的數據。在調查評價評估的基礎上，科學編制我市淺層地溫能資源發展規劃，使淺層地溫能在我市能夠科學、有序利用。

（二）加大政府引導，推廣能源利用新技術。開發利用淺層地溫能具有顯著的社會效益和環保效益，符合發展循環經濟、建設節約型社會的要求，但因其初期投資成本較高、社會認可度較低等原因，亟需加強政府引導。一是要做好技術評估，進行小范圍試點。建議由有關主管部門，按照規定的程序，對于該技術及其使用效果，進行經濟、技術、環境的評估，在明確宜用范圍、使用限制、配套技術和設備、以及必須采取的保護環境和生態的措施的條件下，選擇小范圍進行試點，建設淺層地溫能資源利用示范工程。二是對比多種新型能源利用方式，擇優選擇。目前，新型能源的使用存在多種可替代的產品結構和技術路線，我市應根據能源使用的歷史、現狀和基礎設施條件，本著加大使用新型可再生能源種類、數量的思路，把淺層地溫能開發作為其中一種重要形式，進行綜合對比，靈活選擇最佳方案，提高新型可再生能源的使用比重。三是給予費稅減免或資金補貼。開發商和業主作為新型能源的選擇者，其決策的主要依據均偏重于經濟方面，因此可以采取相應的政策措施，對于使用可再生能源的業主合理合法減免稅負、給予補貼；對于積極改造傳統能源設施的工程建設項目，給予減免基礎設施配套費等優惠政策；對于新型可再生能源技術、設備提供商可適當減免營業稅；對于新型可再生能源的研制和相應投資部分給予適當額度的貼息貸款。

（三）加強相關技術研發，提高能源利用效率。科學開發利用淺層地溫能資源，必須堅持節約高效、突出實用性和可操作性的原則，因此，在實驗和推廣階段，必須不斷加強技術研發。具體工作中，應積極引導企業加大投入力度，開展地下水循環利用評估與對比等試驗項目，及時掌握換熱井設備和威海當地地層溫度、水位、水質變化情況，了解地源井回灌和熱能恢復能力。要在試點過程中，注重開展地源井井距試驗，收集符合我市實際的各項系數，觀測地下換熱系統的實際換熱(換冷)效果，為管理部門提供可靠的基礎數據，降低開發運營成本，不斷提高利用效率。