浅层地能能量来源有关

浅层地温能是一种新型的战略资源，可循环再生，清洁环保，利用前景广阔。

(一)是一种新型战略资源

浅层地温能资源既是清洁能源，又是可再生能源，所以开发利用浅层地温能资源是保障国家能源安全和缓解环境压力的必然选择，是确保我国能源结构调整的需要，是实现节能、减排战略目标的重要手段。

(二)分布广泛，储量巨大

浅层地温能资源广泛分布于除了赤道附近和高纬度地区之外的广大区域，尤其在中纬度、四季气温变化明显的地区有较高的利用价值。据专家测算，我国每百平方千米(相当于一个中等城市的面积)近百米深度内的土壤每年可采集的低温能量是1560×104kW，而百米内深度的地下水每年可采集的低温能量也有21×104kW。

(三)可长期再生、循环使用

浅层地温能经过一个冬季的连续开采利用后，在换热区域内造成了局部地温场异常，存在一定的热亏损。由于异常区与周围正常地温存在一定的地温梯度，因而产生恢复性热流，这种热流可在其他三个非使用季节使换热区的热亏损得到自然补充，逐步恢复到平衡状态。有制冷需求的工程则可在夏季制冷时的反向利用(放热)中给予人工补给，使开发利用工程年内总的热开采量和补充量基本达到平衡。所以，浅层地温能在季节性利用后可通过自然和人工补给或冬、夏两个季节的反向温差基本保持地温场的动态平衡，从而可长期再生，循环利用。

(四)可就近开发利用，节约大量传输和存放成本

由于资源无处不在，利用工程可以就地取(排)热，与地源热泵系统紧密结合，为建筑物供暖和制冷。与传统能源相比可节省大量运输、传输和存放成本。如果大量采用则可提高资源的本地化水平，在一定程度上改善能源结构。

(五)既节能，又减排

浅层地温能资源的开发利用只通过消耗少量的电能，就能够从浅层岩土体、地下水中提取大量的热量或冷量，而地下水的水质、水量不发生任何变化，不向大气排放二氧化碳等气体及灰尘，对外界环境影响极小。与传统的锅炉供暖相比，地源热泵系统对一次能源利用率可以达到90%而中型锅炉房则仅为65%左右，相对节能约25%。可以说，浅层地温能资源的开发利用，既实现了节能，又起到了减排的作用，一举两得。浅层地温能资源的开发利用，为解决建筑节能减排问题提供了一条重要途径。

一、开发利用浅层地热能是我国能源战略和重要国策

浅层地热能是一种清洁的、可再生的能源，是国家要求大力探索和发展的新能源。胡锦涛总书记在中央人口资源环境工作座谈会上指出：建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会，逐步形成有利于节约资源和保护环境的产业结构和消费方式，依靠科学进步推进资源利用方式的根本转变。胡总书记在“十七大”报告中又指出：“建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。循环经济形成较大规模，可再生能源比重显著上升。主要污染物排放得到有效控制，生态环境质量明显改善。……开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，保护土地和水资源，建设科学合理的能源资源利用体系，提高能源资源利用效率。”

温家宝总理在哥本哈根气候大会上庄严承诺，中国“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。我们的减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督。”因此，要实现这一减排目标，就必须大规模削减和节约利用化石能源，大力发展清洁能源和可再生能源。浅层地热能的勘查与开发是我国发展节能型经济，建设节能社会的迫切需要。

《中华人民共和国可再生能源法》明确指出：“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设”。国务院颁布的《民用建筑节能条例》第四条中指出“国家鼓励和扶持在新建建筑和既有建筑节能改造中采用太阳能、地热能等可再生能源”。可再生能源法和民用建筑节能条例的实施为浅层地热能的调查、评价和开发利用提供了强有力的法律依据和政策保障。

浅层地热能是一种能自然补给，且可循环利用的可再生清洁能源。有关数据显示，我国浅层地热能的应用才刚刚起步，浅层地热能在能源结构中的比例还很低，目前还主要应用于城市建筑节能。随着经济的发展，浅层地热能的应用可能逐步向县城和农村推广。

河南省属大陆季风气候区，具有夏季炎热、冬天寒冷、四季分明之特点。夏热冬冷的气候条件为浅层地热能的利用奠定了基础。

河南省平原地区是省内人口最密集的地区，其中城市集中分布在中东部平原区，该区也是河南省经济最活跃的地区。东部平原是河南省乃至全国重要的粮食主产区，但经济相对落后。能源短缺是制约河南平原经济发展的瓶颈，尤其是广大的东部平原，能源短缺严重制约和影响了该区县域经济的可持续发展和社会主义新农村建设进程。

河南平原广大农村能源比较缺乏，平原及西部山间盆地又多分布厚度较大的第四系松散层，浅层含水层岩性由砂砾石、中粗砂、中细砂、细砂组成，浅层地热能利用层位较松散且地下水较丰富，适宜浅层地热能开发利用。研究表明：河南省平原有较丰富的浅层地热资源和优越的开发利用条件，适宜于建筑节能和人居环境的改善。查清河南省平原区浅层地热能的埋藏、分布规律及循环特征，评价浅层地热能资源开发利用潜力，研发适宜于农村浅层地热能开发利用的先进技术，对于节能技术的推广应用，提高浅层地热能开发利用的科技水平具有重大意义。

加强浅层地热能勘查评价，制定开发利用及保护区划，对合理开发利用浅层地热能，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，促进循环经济和社会经济可持续发展具有十分重要的意义。

进入21世纪以来，国际能源价格大幅上涨，尤其是原油、天然气、煤炭等化石能源价格成倍增加，各城市集中供热价格也随之不断上升。因此，大力开发替代能源，是时代的必然，是各级政府重点支持和发展的产业。浅层地热能作为可再生的绿色能源，其开发将有力促进和谐社会建设，改善人居环境，也一定能取得良好的社会、生态和经济效益。

二、浅层地热能开发利用势头强劲

我国的地源热泵及地能开发利用事业近几年已开始起步，而且发展势头看好。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成数个示范工程，越来越多的中国用户开始重视利用浅层地热能，并对其利用产生了浓厚的兴趣，可以预计中国的浅层地能开发市场前景广阔。据行业统计，目前地能中央空调系统在全国推广达数千万平方米。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等省区。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场馆、医院、展览馆、军队营房、别墅、厂房等。浅层地热能的利用方式也有最早地下水源热泵系统发展到地埋管地源型热泵系统、地表水源热泵系统（包括江水源、湖水源、污水源等）。我国成功举办了北京奥运会，其绿色奥运的重要标志就是包括水立方、奥运村等多个体育场馆、设施利用了地温中央空调系统，受到了奥组委和各国运动员的好评。上海世博会场馆也设计利用了地表水源热泵系统。

目前我国各级政府非常重视浅层地热能的开发利用，国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会，并出台了《浅层地热能勘查评价规范》，做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。2006年建设部、财政部联合发布了《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》（建科[2006]213号），“意见”中明确规定了国家重点支持浅层地热能开发利用的示范工程、技术集成及标准制定。国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广，财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。北京、辽宁等省市也相继出台一些地方规定和优惠政策，有力地促进了浅层地热能开发利用技术的推广。例如在北京开发利用浅层地热能政府给予财政补贴；沈阳市要求全市范围内具备条件的建筑都要使用浅层地热能开发利用系统；成都、重庆、宁波等城市都设立可再生能源专项资金，用于浅层地热能开发利用产业化发展，相关企业可享受贴息贷款、高新技术企业等优惠政策。许多省市都在积极开展城市浅层地热能调查评价与开发利用规划。河南省财政厅、建设厅联合下文鼓励并支持有关房地产企业和单位积极申报国家可再生能源建筑应用示范推广项目，省财政厅、国土资源厅早在2007年就批准省地质调查院申报的“河南省重点城市浅层地热能调查评价与开发利用研究”科研项目，2009年又批准下达了郑州、洛阳、开封和三门峡4城市的浅层地热能勘查评价与区划项目，有力地促进了河南浅层地热能开发利用技术的发展。

当前河南省浅层地热能开发利用中应用较多的是地下水源热泵，也就是以地下水作为冷、热源体，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。浅层地热能的勘查和开发利用还多局限于城市，大多数县城和广大农村还是个空白，尤其是平原区城镇及农村缺乏能源.大多数地区经济还相对落后，随着能源价格的上涨，对农村人民群众的生活影响会更大。河南平原是黄淮海平原的重要组成部分，人口集中，土地肥沃，是我国重要的商品粮基地，素有“中原粮仓”之称。同时，这一地区又因地理位置和地质条件的特殊性，“三农”问题尤为突出。随着经济的发展和社会主义新农村建设的推进，浅层地热能在广大平原城镇和农村有着更广阔的开发利用前景，尤其是在现代农业发展方面更值得示范和推广。

三、前景分析与展望

浅层地热能开发利用就是利用地源热泵系统，把地下200m以浅至恒温带中的土壤与含水层作为地源热泵系统冷热源。在夏季供冷时，向地下排放冷凝热，经过整个夏季冷凝热排放与积聚后，使土壤或地下水在恒温带会形成局部4～6℃的升温。在冬季供热时，热泵要从土壤或地下水中不断吸取低品位低温热量，使土壤或地下水在恒温带以下形成局部4～6℃的降温，经过一年的供冷供暖周期后又回复到原始恒温带温度。根据这一特点，浅层地热能开发利用与地质、水文地质条件密切相关，即地质、水文地质条件决定了浅层地热能开发利用。

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25%～30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭，矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2等有害气体以及CO2等温室效应气体，给人们生活、健康和环境造成很大影响。

1.浅层地热能开发利用前景

前已述及，河南省发展浅层地热能利用有其独特的优势，尤其是气候条件和地质条件为发展浅层地热能利用提供了很好的前提。①河南省大部分地区属于东亚季风气候，也就是常说的夏热冬冷地区，由于该地区供冷和供暖天数大致相当，冷暖负荷基本相同，因此适合于在该地区推广浅层地热能利用，充分发挥地下蓄能的作用；②河南平原区地质条件适合推广浅层地热能利用，该区浅层分布第四系松散地层，岩性以粉土、砂层、砂砾石层和黏性土为主，有利于地源热泵地下换热器的施工，也有利于地下换热器的传热和地源热泵系统的运行；③浅层地热能是清洁能源，与此同时由于厂家密封制冷剂，使用过程中不泄露，不补充，减少了对臭氧层的破坏，所以，浅层地热能开发利用对降低温室效应、缓解空气污染问题起了积极作用；④由于地源热泵仅仅用来传输能量，而不是产生能量，所需能量70%来自于地下，冬天供热、夏天制冷都具显著的节能效果，能缓解用电高峰期的能源压力。地源热泵是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的制冷、供暖空调与供热水工程系统，该技术能提高能源利用率，是合理用能的典范。近几年来，我国对建筑节能的要求越来越高，地源热泵技术为减少大气污染，降低能耗、节约能源这一问题提供了有效的解决方案，具有广阔的发展前景。

2.浅层地热能开发利用优势

（1）节能高效

开发利用浅层地热能可以大大降低一次能源的消耗。即先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。采用地源热泵为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。

（2）有利于环境保护

河南省冬季干燥寒冷，夏季炎热多雨，是能源消耗最大的时段，尤其是建筑能耗供需矛盾十分突出，从气候上要求冬季供暖夏季制冷，而浅层地热能的开发利用，对环境的破坏和影响较小。浅层地热能的利用需要在冬季提取地下热能用于供暖，而在夏季则需要向地下储存热能，这样可保持地下热能平衡，使其对环境的影响最小。

（3）资源可循环利用

地下水的回灌问题是地下水源热泵系统浅层地热能利用的关键环节，多年来回灌技术一直没能得到很好的解决，成为水源热泵利用的瓶颈。可喜的是近几年这一技术有了很大提高，地下水回灌综合技术取得突破，使水源热泵技术实现资源可循环利用成为可能。

（4）经济社会环境效益显著

在以利用浅层地热能的实例中，地源热泵效益与一般燃料效益进行了对比，地源热泵系统初期投资较大，但运行成本大大降低，运行成本可节约40%左右。地源热泵技术具有节能、环保、运行费用较低的优点，经济效益及环境效益显著，具有广阔的发展前景，浅层地热能的开发利用可使各级政府完成节能减排目标。

3.开发利用浅层地热能，推动我省新农村建设

河南省地处中原，也是农业大省，农村土地、人口占了很大的比例，在城镇与农村中大力发展无污染、可循环利用的可再生能源，不仅能为河南省经济建设作出贡献，更能有效地提高城镇及农村居民的人居环境，积极发展现代农业，符合我国新农村建设的发展方向。

（1）浅层地热能向农村推广的可行性

河南省处于中国第二沉降阶梯的过渡地带，东部平原，南阳盆地，洛阳盆地等区域都分布着较为丰富的浅层地热能，开发利用具有广阔的前景。目前，郑州、开封、新乡、许昌、漯河、周口、安阳、濮阳、焦作、南阳等城市都在不同程度地开发利用浅层地热能，当务之急需将这一先进技术向县城及以下农村推广。

在河南省广大农村发展高效农业和家庭空调，推广浅层地热能热泵技术，无论是从地质条件还是技术方法都是成熟与可行的。

根据河南省实际情况，在村镇建设推广建设该系统可根据各地情况有选择性地进行。在水文地质条件较好的地区，可发展水源热泵系统，而在水文地质条件不理想的地区发展土壤源热泵，如果自然条件允许，可发展复合热泵系统。

在广大城镇农村地区，有较多的开发利用空间。只要地质条件允许，就可以合理有序的规划开发利用浅层地热能，将热泵系统的利用效能提升至最高。在新农村建设中，将热泵系统的优势最大化的发挥出来。

在农村城镇中进行浅层地热能开发，自家院落即可利用，占地少，效能高，效果显著，运行费用经济。相比较传统的供暖.可以降低污染能耗，增加取暖效果，提高村镇居民生活水平。

（2）农村浅层地热能利用前景展望

1）大力发展村镇连片或单户供热和空调：河南省地处冬季采暖区，如此广大面积上的村镇，以往绝大多数是传统的燃煤、烧柴、锅炉取暖，进入21世纪的今天，完全有条件开发新能源，其中就包括浅层地热能源来逐步替代污染型化石能源。农村开发利用浅层地热能具有资源有保证、开发利用风险小、经济效益好的特点。

在广大村镇进行热泵的应用推广是高科技通向节能环保的桥梁，是促进地热直接利用领域中的一次规模性的、重要的技术革新。应用热泵技术几乎可以将到处都有的低品位地热能作为冷热源扩大供热或制冷面积，提高热利用效率。

2）大力发展农村地热旅游业：当代旅游业已成为世界上发展势头最强的最大的产业。河南省是一个旅游资源十分丰富的地区。开发以农村城镇为中心的地热旅游资源，不仅丰富河南省旅游业的内容，多增添一个新生长点、新品种，而且也为振兴当地经济起到促进作用。

3）坚持“一热多用”发展高效农业：低品位地热资源多源于多层性热储，多个水热动力系统和多种水热地球化学特征的地热流体，充分利用其资源的多功能性，坚持一热多用的开发原则，提高热利用率，积极发展高效农业，如大棚种植反季节蔬菜、花卉种植、热带鱼养殖和冷库贮藏保鲜等，充分利用浅层岩土层和地下水这一恒温的冷热源，以求取得最佳的经济效益。

河南省浅层地热能资源丰富，地质、水文地质条件良好，气候条件适宜，浅层地热能利用潜力巨大，发展前景广阔，经济效益和社会效益显著。因地制宜、科学利用浅层地热能，对于河南省的新农村建设，节能减排，推动河南省能源利用结构的调整和经济发展具有重要的现实和长远意义。

目前，浅层地热能在大中城市已逐步开始利用，县城及以下广大农村基本还是空白，加强浅层地热能在农村的应用研究，创新现代农业技术体系，研制适宜农村单户利用的地下水源热泵，改善农村人居环境和种植业、养殖业结构，加快社会主义新农村建设。

一、地热能（资源）与浅层地热能

人们对地热能的认识是逐步形成和完善的，原来人们把自然出露的温泉称之为地热，后来随着钻探技术水平的提高，将地热异常区及深部主要热储层（带）中储存的、可以开发利用的地热流体作为地热资源。

近年来，随着热泵技术在供暖、空调方面的推广应用，使广泛分布的浅层地热能有了利用的可能，并且比开发深部地热资源更具有广泛性。2006年，中国矿业联合会地热资源委员会宾德智教授提出：地热能（资源）主要包括变温层中的地温能、浅层地热能和地热异常区及深部地热资源。

（1）变温层中的地温能

该层地热能位于地面表层，深度一般小于30m，地热来自地球深部的热传导和太阳光的辐射，温度受年气温变化的影响，低于当地平均气温，可通过水热交换方式利用其部分地热（温）资源于供暖或空调——适宜地源热泵技术。

（2）浅层地热能

该层地热能位于恒温层以下至200m深度范围内，温度低于25℃，是在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地热能。地热主要来源于地球深部的热传导，储存于地下岩石裂隙和土层孔隙的水体中，可通过水－热交换方式利用其部分地热资源于供暖或空调——适宜水源热泵技术。

（3）地热异常区及深部地热资源

这种地热资源即分布于地热异常区的天然温泉及隐伏于地下深部（&gt；300m）热储中具有开采经济价值的地热资源。地热来自地球深部的热传导和热对流，储存于岩石裂隙和土层孔隙的水体中，温度随深度或靠近地热异常区增加，且大于25℃。可利用的地热资源目前主要限于深度小于4000m，通过钻井直接开采地下热水予以直接利用。

从宾德智教授关于地热能的划分可以看出，变温层中的地温能和浅层地热能具有埋藏浅、储量大、开采技术条件简单、可再生和环保等特点，具有很好的开发前景。但是，变温层中的地温能和浅层地热能概念与应用会产生不协调，例如，在实践中，人们更多的是利用变温层以下的地温能，而宾德智教授在定义中恰恰忽略了这一点。

2008年，北京市地质勘查开发局编著的《北京市浅层地温能资源》一书中认为：浅层地温能是蕴藏在地壳浅部变温层以下一定深度范围内（一般小于200m）岩土体和地下水中、受太阳辐射的程度较小、温度相对稳定（一般恒定在10～25℃之间）、在当前技术条件下具备开发利用价值的低温地热资源。这种观点基本上代表了近年来我国关于浅层地热能的研究水平。

2009年，国土资源部在我国研究浅层地热能现状的基础上，编制了我国地质行业标准《浅层地热能勘查评价规范（DZ/T0225—2009）》，该规范对浅层地热能进行定义：浅层地热能是指蕴藏在地表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。笔者认为，地表水中确实具有开发利用价值的热能，并且目前已有应用，但是，作为地质行业标准，与浅层地热能的内涵不符，并且在该规范的具体内容中并未涉及，因此，地表水作为浅层地热能有待进一步探讨。

考虑到目前我国应用现状和工作实际，笔者认为：浅层地热能是指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200m深度范围内，温度低于25℃的岩土体和地下水中具有开发利用价值的热能。这也是本书研究的主要对象。

二、浅层地热能开发利用的主要特点及优势

1.资源的循环再生与可持续利用

浅层地热能的能量来源于地球内部的热能和太阳辐射能，这两种能源均为可再生资源。地球是一个巨大的太阳能收集点，它大约将47%的太阳能储存在地球浅表层，比人类每年利用能量的500倍还多，浅层地热能不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层并类似于一种无限的可再生能源，使得浅层地热能成为清洁的可再生能源的一种形式。

地温（水源）热泵是利用了地球表面浅层地热资源（深度通常小于200m）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。冬季从地层中取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，达到夏季传导热量和储存热量的动态平衡，从而实现浅层地热能的循环再生和可持续利用。地温（水源）热泵的推广将为城市浅层水资源的利用找到一个新途径。推广水源热泵中央空调，不仅符合国家的能源产业政策用水政策，而且也符合城市环保和节约用水政策。

2.浅层地热能储量巨大

据专家估算，我国岩土厚度按100m计算，其每年可采集的低温能量是我国目前发电装机容量4×108k W的3750倍。而百米内地下水每年可采集的低温能量达4×108kW。这为推广利用地源热泵系统或地埋管换热系统提供了能源保障。

3.与热泵技术结合紧密，节能效益显著

利用浅层地热能主要是利用和运用地源热泵系统或地埋管换热系统，通过输入少量的高品位电能，将岩土体和地下水中低位能变为高品位能量供末端用户使用，从而达到夏季制冷和冬季制热的目的。水源热泵的制冷制热系数可达到4.0以上，与传统的空气源热泵相比，高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%～60%，与电热锅炉和地热膜供热相比，节约70%左右的电能，节能效益显著。据美国环境保护署EPA估计，设计安装良好的地温热泵中央空调与传统中央空调相比，平均要节能和节省运行费用30%～40%。

4.—机多用，应用范围广

地温（水源）热泵系统可用于供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统，可节省一次性投资，并且安装容易。可广泛应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅区、住宅小区的集中供热制冷，以及其他商业和工业建筑空调，并可用于游泳池、冷库及室内种植和恒温养殖等行业上。

5.运行稳定可靠，使用寿命长

正是由于地层温度一年四季相对稳定，其温度的范围远远小于空气的波动，因而是很好的冷热源；同时由于温度的恒定性，使得系统运行更加可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。同时，由于地温（水源）热泵系统的供冷、供热的平稳性，降低了停机、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适应供冷、供热负荷的分区，提高环境舒适度。

地温（水源）热泵机组由于工作情况稳定，所以可以设计简单系统，部件较省，机组运行简单可靠，使用寿命长，维护费用低；由于自动控制程度高，可降低管理费用。一套系统解决冷暖问题，可节省运行费用30%以上，技术可靠、维护方便。

6.减少污染，环境效益显著

地温（水源）热泵中央空调取消了锅炉，没有燃烧，减少了排烟以及燃料存放的污染，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量，可以极大地降低CO2的排放。

地温（水源）热泵中央空调系统所利用的地下水是密封循环的，避免了冷却塔的噪音和水污染现象，并基本实现了水的零消耗。此外，地温（水源）热泵机组结构特殊，使制冷剂泄漏几率大为减少，不会像分体空调那样安装时易产生泄漏，是目前减少CO2排放量最大的单项技术之一，环境效益非常显著。

利用浅层地热能具有可就近利用、无污染、运行成本低、便于物业管理和系统使用寿命长等特点，是理想的绿色环保能源，备受世界能源、环保组织和发达国家推崇，并被市场广泛接受，自20世纪80年代以来，年增长率一直保持在20%以上。

浅层地温能不是传统意义上的地热能。地热能是指地球内部的热能。地球热源分为外部热源和内部热源。地球外部热源主要包括太阳辐射热、潮汐摩擦热和其他外部热源，太阳辐射热控制着大气层、水圈、生物圈及岩石圈发生的各种生物、化学及其他作用，地球表面及近地表处的温度场，主要取决于太阳辐射热和内热的均衡；潮汐摩擦热又称潮汐摩擦能，它也是全球热源中的一种经常起作用的全球性能源，据M.托普扎尔（1960）估算，每年产生的热能量为5×1018cal。地球内部热源主要由放射性衰变热、地球转动热以及外成-生物作用释放的热能。放射性衰变热是地球内部岩石和矿物中具有足够丰度、生热率较高、半衰期与地球年龄相当的放射性元素衰变时产生的巨大能量，它构成了地球的主要热源；地球转动热是由于地球及其外壳物质密度的不均匀分布和地球自转时角速度的变化，引起岩层水平位移和挤压而产生的机械能，地球转动热在地球内部热源中居于次要地位；外成-生物作用产生的热量一般称化学反应热和化学能，是地球中经常起作用的热源。

地球内部生成和储存的巨大能量，是推动地球发展的内在动力。地球内部热源和外部热源的共同作用，形成了近地表现今热分布状态。

《地热资源地质勘查规范》（GB11615—89），地热资源是指在我国当前技术经济条件下，地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分。浅层地温能是以广义的地热资源概念为基础。人们所谓的地热主要从自然出露的温泉、地球的火山活动的现象中开始的，习惯上称储存于地下岩石和岩石孔隙裂隙中的天然热能，把储存于地下、具有一定质量（品级）和数量、可供开发利用的那部分热能称为地热资源。依据地热资源开发利用的发展变化，广义的地热资源包括：

（1）变温层中的地温资源：位于地下表层，深度一般小于30m（因地而异），地热来自地球深部的热传导和太阳光的辐射，温度受年气温变化的影响，低于当地年平均气温，可通过水热交换方式利用其部分低品位地热（温）资源用于供暖或空调。

（2）浅层地热资源：位于常温层之下、较经济的开采深度一般小于200m的低品位地热资源，地热主要来自地球深部的热传导，温度略高于当地年平均气温2℃～3℃，比较恒定，储存于地下岩石（土层）和岩石裂隙或土层孔隙的水体中，可通过水热交换方式利用其部分低品位地热资源用于供暖或空调。

（3）地热异常区及深部热储中的地热资源：即分布于地热异常区（一般为天然温泉出露区）及隐伏于地下深部热储中具有开采经济价值的高品位地热资源。地热来自地球深部的热传导和热对流，储存于地下岩石（土层）和岩石裂隙或土层孔隙的水体中，温度随深度或靠近地热异常区增加，且大于25℃，可利用的地热资源目前主要限于深度小于4000m的资源，通过钻井直接开采地下热水予以利用。

浅层地温能是存在于传统地热盖层中的低温传导热，传统地热是指热储层中品位较高可以直接利用的对流热。

尽管浅层地温能资源的应用现在已开辟了一个大好的局面，但对浅层地温能理论的研究仍存在很大的争议，就目前来说主要有两大学术派别。一种观点认为根据地球大气温度、地温全年恒定的事实可以从理论上证明，地球吸收太阳能最终仍旧以红外长波的形式全部辐射到宇宙；太阳能只影响岩土层的变温带，深度只有30m左右。0～200m地下岩土恒温层是地心热耗散流动过程中造成的温度场，在岩土层中提取的热量是其蓄热，而绝非是再生迅速、取之不竭、用之不尽的太阳能。所以叫浅层地温能是不实的。

另一种观点认为浅层地温能属于既可恢复又可再生是取之不尽用之不竭的低温能源，它是在太阳能照射和地心热产生的大地热流的综合作用下，存在于地下近表层数百米内的恒温带中的土壤、砂岩和地下水里的低温地热能。不是传统概念的深层地热，是地热可再生能源家族中的新成员，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛地存在于大地表层中。

针对以上两种观点，作者认为浅层地温能是蕴藏在浅层岩土体和地下水中的低温地热资源。地热能的来源分为两个途径，一个是来自地球外部，在地表以下约15～20m的范围内，由于受太阳辐射的影响，其温度有着昼夜、年份、世纪、甚至更长的周期性变化，称之为“外热”；一个是来自地球内部，在地表以下，太阳辐射的影响逐渐减弱，在达到一定的深度时，这种影响基本消失，此时太阳辐射与地球内热之间的影响达到平衡状态，温度的年变化幅度接近于零，称之为“恒温带”。恒温带很薄，其厚度一般为10～20m，并随温度而异。恒温带在某种程度上反映地壳浅层地温场的状况，同时也是评价和预测地壳深部地温的基本参数。在恒温带以下，地温场完全由地球内热所控制，地温随深度的增加而增高，其热量的主要来源是地球内部的热能。该层称为“增温带”（图1-1）。

图1-1　变温带、恒温带和增温带的关系

从图1-1中可以看出，在中纬度地区变温带是指地壳的表层大约15m以上的部分，温度变化的幅度随着受太阳辐射的影响而呈现出明显的季节性变化特点，在冬季由于地表温度的降低，近地表的变温带温度呈正梯度，越靠近地表，温度越低；而在夏季，受太阳辐射的影响，浅部温度垂向上呈负梯度，越靠近地表，温度越高，热流向下传导。由于岩土体的热导率很小，太阳辐射的周期性，虽然太阳辐射的能量巨大，但是不能达到地壳的深部。在深度为30～100m的范围内，温度的变化为2℃，属正常增温。

从前面的论述中，我们可以看出浅层地温能是蕴藏在地壳浅部变温层以下一定深度范围内（一般小于200m）岩土体和地下水中、受太阳辐射的程度较小、温度相对稳定（一般恒定在10℃～25℃之间）、在当前技术条件下具备开发利用价值的低温地热资源。浅层地温能分布广泛，可迅速再生，循环利用。因此，不同地方，冬季、夏季，利用此相对恒定温度的低温热能可就地取材，比较方便。

浅层地温能作为一种清洁可再生能源，在利用的过程中，不像化石燃料那样在获取能源和生产电力的同时排放大量的燃烧产物，对环境造成严重污染，引起温室效应、酸雨、土地沙漠化等问题。因此，开发利用清洁无污染的浅层地温能已是社会发展的必然趋势。虽然地热资源是一种可再生的绿色能源，但是其可再生性是有限度的。如果开发利用不当，也会产生热泵效率低下、对水资源损耗等问题，因此，对浅层地温能开发利用的合理规划显得尤为重要。

图11－2 北京平原区地埋管式地源热泵系统适宜区划分图

根据浅层地温能适宜性区划结果(图11－3)，北京平原区地下水式地源热泵适宜区和较适宜区主要位于永定河冲洪积扇、潮白河冲洪积扇和拒马河冲洪积扇的中上部，这些地区第四系颗粒较粗，岩性以砂砾石或砂卵砾石为主，含水层赋水性好，单井出水能力较大，地层回灌能力也好，适宜和较适宜区面积为1345km2。

在各冲洪积扇顶部，回灌能力大于80%的地区，采用1抽1灌回灌能力为50%～80%的地区，采用2抽3灌回灌能力介于30%～50%之间的区域采用1抽2灌的方式。

在单一潜水含水层区，由于地下水交替条件好，可以适当减少抽水和抽灌井间距在建筑用地紧张的情况下，还可以通过错开抽灌井垂向位置，以增加抽灌井之间的直线距离，使得抽、灌井在相应水平方向上的水动力场水力坡度变缓，使得温度强迫对流传递现象减弱，而且水温在含水层以水平传导为主，不同层回灌也增加了温度的传递路程，使得抽、灌井的温度受影响程度减小。

在多层承压水区域，由于地下水式地源热泵系统运行时产生的温度场紧紧依附在抽灌井附近的人工水动力场中，应尽量加大井间距。抽灌井直线型分布格局系统所产生的温度场分布比折线型抽灌井布局所产生的温度场要相对大些，从场地利用角度来说，直线型场地利用范围大，受到一定场地因素的限制，而折线型布井不但占地少，而且抽灌井温度影响范围还要小一些。对于多层区同样可以通过不同层抽灌来减少抽灌井温度影响，但是，要注意不同层回灌引起水质污染。

图11－3 北京平原区浅层地温能资源开发利用适宜性分区图

地埋管适宜区和较适宜区则位于各冲洪积扇中下部，面积为3496km2。地层颗粒细，含水层回灌能力差，而地层可钻性强。

因此，对于北京平原区，在冲洪积扇中上部适合用地下水式地源热泵系统开发利用浅层地温能资源，在冲洪积扇下部及冲洪积平原区适合用地埋管方式开发利用浅层地温能。

程万庆1林建旺1韩金树2王坤2刘洋1

（1.天津地热勘查开发设计院；2.天津市国土资源和房屋管理局）

摘要：天津经济建设速度的不断加快，能源需求日益增大，浅层地热能作为地热开发的新领域，其开发利用必将对缓解天津能源供求紧张形势起到积极的作用。通过现有研究资料分析，认为天津地区浅层地热能储量丰富，开发利用前景广阔。

1 前言

地热资源属于可再生能源，据史料记载，我国开发利用地热已有2000多年的历史，是世界上利用地热资源较早的国家之一。自从20世纪70年代，我国开始勘查与开发地热资源，其开发利用发展迅速，利用领域涉及发电、供暖、医疗、洗浴以及工农业生产等，取得了显著的经济、社会和环境效益。尤其是90年代以来，在市场经济需求和利用技术不断发展的推动下，地热资源开发利用得到了更加蓬勃发展，应用范围日益广泛。随着常规能源日益缺乏，地热能等可再生能源的开发利用得到了全世界的重视。2006年1月1日起施行的《中华人民共和国可再生能源法》，将可再生能源的开发利用列为能源的优先领域。

浅层地热能属于地热资源的一部分，指蕴藏在浅层岩土体和地下水中的低温地热资源。在过去的30年里，限于利用技术水平，只注重深部高温位地热能的开发。由于打深井费用偏高，风险大，而地热需求越来越旺盛，随着开发利用新技术的不断出现，人们开始注意浅层低温位地热资源，发现这里也储存着巨大的能源。近几年，浅层地热能利用技术在欧美等发达国家已经很成熟，并得到了广泛应用。在我国则处于起步阶段，尚未对浅层地热能进行系统的勘查评价，开发利用技术有待提高。因此，国土资发［2005］288号文将浅层地热能调查和评价及开发利用方案的试点作为近期国土资源部将开采的地热重点工作之一。

当前，能源供应不足，已经成为制约天津市经济、社会发展的突出矛盾。自20世纪70年代起开始地热勘查和开发利用，地热已经成为天津市重要的补充能源，在一定程度上缓解了能源供求紧张的形势。但随着大规模开发利用造成高品位地热资源的供给不足，急需寻找新的资源，因此，浅层地热能成为今后几年地热开发利用的重点。浅层地热能的勘查和开发在天津基本上还属于空白，而这一部分地热资源潜力巨大，因此，加大加快浅层地热能资源勘查、开发的力度必将对缓解天津能源供求紧张形势起到积极的作用。

2 天津市平原区浅层地温场特征

图1 天津地区浅层地温梯度等值线图

天津市以平原为主，面积占全市总面积的93.7%左右。平原区沉积较厚的新生代松散地层，由于厚度大、比热容高、热传导系数低，而天津地区热流值相对较大，因此，赋存了大量的热量，为浅层地热能的开发利用奠定了基础条件。

地壳的最上部称变温层，是接受太阳辐射能最多的处所，特点是温度随太阳能辐射的大小，有季节性、早晚和晴雨的变化。夏季、中午其顶部可高于30℃，向下温度逐渐降低；冬季凌晨顶部可低于0℃，向下温度逐渐增高。晴天的变化大于阴雨天。变温带之下为恒温层，指一定深度范围内地温常年保持相对恒定的带，天津地区恒温带深度为30m，温度为13.5℃。再下为地热增温带，即以一定的速率向下增温。这种速率又称地温梯度，以每100m增加多少度为单位。在天津地热勘查工作中将地温梯度大于3.5℃/100m称为地热异常。根据天津地热勘查工作中的测温资料可圈出10个地热异常区（见图1），地温梯度在4.5～8.8℃/100m，面积2328km2。其它地区地温梯度一般在2.0～3.5℃/100m。我国目前开发利用浅层地热能的深度在200m，按照一定深度的地温计算公式计算（见公式1）：天津平原区200m深度的温度，在地热异常区为21～28℃，在非地热异常区为17～19℃。随着技术经济条件的提高，利用深度不断增加，则可利用的地热能将会更多。

浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集

式中：T为计算深度的温度（℃）；D1为计算深度（m）；Gi为盖层平均地温梯度（℃/100m）；D2为恒温层埋深（m）；T0为恒温层温度（℃）。

3 天津市浅层地下水资源

天津市南部平原区广泛分布新生代的松散沉积物，第四系与新近系含水层可分为5层。第Ⅰ含水组相当于全新统和上更新统（Q4＋3），底界深度一般在70m以上。第Ⅱ含水组相当于中更新统（Q2），底界深度在180～220m。第Ⅲ含水组大致相当于下更新统上段（ ），底界深度290～310m，第Ⅳ含水组相当于下更新统下段，在隆起区尚包括部分新近系含水组（ ），底界深度370～430m。第Ⅴ含水组为新近系含水组（N2），底界埋深为520～560m。第Ⅰ含水组属于浅层地下水。

第Ⅱ—Ⅴ含水组属深层地下水（表1）。根据天津市地下水资源新一轮评价结果，五层含水组地下水天然资源为18.13×108m3/a，据水文地质条件分析和水资源的多次论证，天津地区有多年稳定补给的地下水资源量，可持续利用的水资源（7～8）×108m3/a。

根据以往地热勘查工作中对天津市平原区近百眼深度在200m左右的浅井的测温资料，水温在17～28℃，由于其温度变化不大，这五个含水层所占据部位的水和气，就成为巨大的能源库，随着低温利用技术的成熟，规模开发利用这部分能源的时机已经成熟。

4 浅层地热能利用技术

热泵是先进的热能利用与节能设备，能有效地利用空气、水体和土壤中蕴藏的低温热能，其具有环保、稳定、高效节能、节省占地空间、低维护、运行费用低和减少环境污染等优点。近年来在世界地热能直接利用中，应用热泵开发浅层地热能已独占鳌头，其装机容量和利用能量均以每年超过20%的速度增长，至2005年，全世界有33个国家已安装了130万台热泵，总装机容量15723MWt。目前浅层地温的利用技术在欧美等发达国家已经很成熟，并得到广泛的应用。我国浅层地热能的开发利用起步较晚，20世纪90年代开始研究和推广地源热泵系统浅层地热能的开发利用技术，2000年以来在全国得到普遍推广。2005年11月中华人民共和国建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《地源热泵系统工程技术规范》以指导热泵系统工程的建设。

表1 天津市平原区第四系和部分新近系含水层组划分及各组水文地质特征表

天津有相当丰富的浅层地热能资源，社会发展和人民生活水平不断提高，目前在天津已有多个工程在利用地源热泵系统解决供暖、制冷问题，如梅江居住区、开发区海滨大道、国家安全局资料档案馆、塘沽凯华商业广场等，为天津浅层地热能的开发利用提供了借鉴。因此天津利用热泵开发浅层地热能的技术和资源条件已基本具备，发展前景非常看好。并且在当前能源形势十分严峻的情况下，积极推广热泵技术，规模开发浅层地热能，具有重要的现实意义。

参考文献

［1］天津地热勘查开发设计院.天津市王兰庄地热田普查.1987

［2］天津地热勘查开发设计院.天津热储工程研究.2005

［3］陈墨香等.华北地热.科学出版社，1988

［4］段永侯，王家兵，王亚斌，邢贵发.天津市地下水资源与可持续利用.水文地质工程地质，2004

［5］郑克棪.浅层地热能开发利用的世界现状及在我国的发展前景.全国地热热泵技术培训班教材.2006

近年来，浅层地热能开发利用得到迅速发展，成为节能减排大军中一股不可忽视的力量。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。北京国家大剧院和奥运村、上海世博会等标志性工程都使用了地源热泵系统。作为可再生能源之一，浅层地热能开发利用工作将成为城市地质工作中的重要部分，做好城市地质工作中浅层地热能开发利用工作，对生态城市建设和节能环保发展具有十分重要的意义。

一、我国浅层地热能

（一） 浅层地热能资源

地热能是可再生的清洁能源，按照埋藏深度，200米以浅的称为浅层地热能，浅层地热能的温度略高于当地平均气温3～5 ℃，温度比较稳定，分布广泛，开发利用方便，具有十分广阔的开发利用前景。浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，将赋存于地层中的低品位热源转化为可以利用的高品位热源，既可以供热，又可以制冷。开发浅层地热能，可以改善我国能源消费结构，减少二氧化碳排放。

（二）我国浅层地热能应用潜力

我国浅层地热能资源十分丰富。最新数据表明，我国287个地级以上城市浅层地热能资源量为每年2.78×1020J，相当于95亿吨标准煤。每年浅层地热能可利用资源量为2.89×1012kWh，相当于3.56亿吨标准煤。扣除开发消耗电量，则每年可节能2.02×1012kWh，相当于标准煤2.48亿吨，减少二氧化碳排放6.52亿吨。到2015年，我国利用的浅层地热能资源量将达到4.26×1011kWh，相当于5269万吨标准煤（占我国浅层地热能可利用资源总量的14.8%）。

（三）地源热泵技术

地源热泵技术的进步是带动浅层地热能开发利用的关键因素，实践证明，利用地源热泵技术开发浅层地热能是实现节能减排十分有效的途径。

1912年瑞士人首先提出了地源热泵技术，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。20世纪80年代后期，地源热泵技术日臻成熟，其节能和减排效果得到了普遍认可。2010年世界地热大会的统计数据，地源热泵的年利用能量达到了214782 TJ（1012焦耳），与2005年世界地热大会的统计数据相比，五年内增长了2.45倍，平均年增长率达到了19.7%。2010年世界地热大会的统计的地源热泵的设备容量为35236 MWt（兆瓦热量），其在五年间增长了2.29倍，平均年增长率为18.0%。

二、浅层地热能开发利用现状

我国起步较晚，九十年代才引入地源热泵技术。清华大学徐秉业教授把这项技术引入中国，从此开启了地源热泵技术在中国的发展潮流。我国利用地源热泵技术开发浅层地热能与国外相比，虽然起步晚，但发展很快，其范围之广、规模之大已远超国外。据初步统计，目前在全国范围内，除港澳台地区外，31个省、市、直辖市、自治区均有开发浅层地热能的地源热泵系统工程。应用浅层地热能供暖制冷的建筑物面积1.4亿m2，浅层地热能供暖、制冷的单位（住宅小区、学校、工厂等）约3400个，80%集中在华北和东北南部地区，包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等省市。北京约有2000万m2的建筑利用浅层地热能供暖和制冷，沈阳已超过4300万m2。据估算，2010年浅层地热能的开发利用，使我国二氧化碳减排约2200万吨。

（一） 政策推广

为促进浅层地热能开发利用，北京市、沈阳市和国家有关部门先后出台了有关文件。2006年5月，北京市发改委等九个部门联合印发了《北京市关于发展热泵系统的指导意见》，对选用地下（表）水地源热泵的每平方米补助35元，选用地埋管地源热泵和再生水地源热泵的，每平方米补助50元。2007年7月，沈阳市出台了《地源热泵系统建设应用管理办法》，凡符合城市供热规划和地源热泵技术推广应用规划要求，并具备应用地源热泵技术条件的新建、改建、扩建项目，以及耗能大的单位，应当建立地源热泵系统。

2009年7月，财政部、住房城乡建设部下发了《关于印发可再生能源建筑应用城市示范实施方案的通知》，对纳入示范的城市，中央财政将予以专项补助5000万元；对推广应用面积大，技术类型先进适用，能源替代效果好，能力建设突出，资金运用实现创新，将相应调增补助额度，每个示范城市资金补助最高不超过8000万元。《通知》中的“可再生能源”即为太阳能和浅层地热能。

　此外，各地方政府也先后出台了一系列发展地源热泵技术的相关政策和措施。

（二）浅层地热能资源调查评价

浅层地热能资源调查评价是浅层地热能利用的基础工作，决定浅层地热能利用的科学性和可持续性。2008年，国土资源部在全国启动了浅层地热能调查评价试点工作，并于当年印发了《关于大力推进浅层地温能开发利用的通知》，发布了《浅层地温能勘查技术规范》，成立了浅层地温能研究推广中心。国土资源部在2009年制定的《国土资源系统应对全球气候变化工作方案》和2010年印发的《关于做好“应对全球气候变化地质响应与对策”有关工作的通知》中，又对浅层地热能调查评价与开发利用工作进行了再部署。

自2008年国土资源部下发了开展浅层地热资源调查工作通知后，全国各省（自治区、直辖市）市根据《浅层地温能勘查技术规范》分别对辖区内适宜开发利用浅层地热能的主要大中城市，以及经济发展规划区开展浅层地热能调查。

目前，此项工作已经在各省、自治区、直辖市国土资源系统进行。现已经完成的有北京市、河北省和天津市等。

重要成果：天津浅层地热资源调查评价工作

2009年至2010年，国土资源部和天津市联合开展了“天津市浅层地温能调查评价与开发利用”试点工作。试点工作包括浅层地热能调查评价、开发利用规划编制、地热动态监测网建设和浅层地热能利用示范工程建设等四项工作，试点工作取得了一系列重要成果。

一是全面完成了天津市浅层地热能资源调查，查明了天津市浅层地热能分布特点和赋存条件，评价了资源量和开发利用潜力。计算出浅层地热能的可利用资源量为1748万亿kJ，冬季可供暖面积13.4亿m2，夏季可制冷面积12.6亿m2。每年浅层地热能可利用资源量全部开发可节约标准煤5974万吨，扣除开采的电能消耗，可节约标准煤4480万吨，减少向大气排放二氧化碳等1.17亿吨，减少环境治理费用15.32亿元。

二是在调查评价的基础上，结合天津市社会经济发展、城市建设和土地利用规划，编制完成了天津市浅层地温能资源开发利用规划，划定了开发适宜区，分别圈定了适宜地下水、地埋管开发方式的地段，提出了合理的开发利用规模。

三是实施了梅江会展中心等10个具有代表性的浅层地热能开发利用示范工程。通过示范工程建设，提出了工程建设与管理的标准和要求，为浅层地热能开发利用规范化建设提供了依据。10个示范工程项目总供热、制冷面积约100万m2，建成后每年可节约标准煤4万吨，减少排放二氧化碳等10万吨。

四是建立了由12个动态监测站、1个试验场和1个试验研究基地组成的浅层地热能动态监测网，制定了《地埋管地源热泵动态监测技术规程》。

五是为实现统一管理、科学规划、有序开发、合理利用浅层地热能资源，全面系统地开展了政策研究工作，完成了《浅层地热能资源开发利用相关政策研究》报告和《关于推进天津市浅层地温能开发利用工作的建议》。

（三）可再生能源建筑应用项目示范及城市示范

住房城乡建设部2006年启动了可再生能源建筑应用示范项目，示范项目具有典型性、代表性，技术类型上以太阳能和浅层地热能为主。到现在为止成功实行了四批示范项目。四批示范项目371个，第一批25个，第二批57个，第三批130个，第四批159个，总补贴金额约26亿元。

住房城乡建设部2009年启动了可再生能源建筑应用城市示范，对纳入示范的城市，中央财政将予以专项补助。目前，纳入示范的城市有44个，资金补助基准为每个示范城市5000万元，具体根据2年内应用面积、推广技术类型、能源替代效果、能力建设情况等因素综合核定，切块到省。推广应用面积大，技术类型先进适用，能源替代效果好，能力建设突出，资金运用实现创新，将相应调增补助额度，每个示范城市资金补助最高不超过8000万元；相反，将相应调减补助额度。

（四）存在问题

由于浅层地热能利用较传统地热资源利用发展晚，且涉及多领域、多行业，开发利用过程中也存在一些问题。

1.工程前期未进行浅层地热能资源勘查评价

《地源热泵系统工程技术规范》(GB 50366-2005)强制要求地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地现状调查，并对浅层地热能资源进行场地勘察。

然而，很多工程设计前都没有进行勘察工作，一方面在地下水地源热泵不适宜区采用了此换热方式，造成系统建成后产生耗电量大、系统COP低、运行不稳定、回灌困难，甚至系统报废等问题；另一方面根据其经验布设换热孔，导致大量浪费。

2.设计参数依据不足

部分地源热泵工程由热泵提供方进行设计，一些商家在设计时，完全凭借经验，以最简单的估计模式去设计系统，不少企业在设计时并没有做负荷分析，只是简单地选择一个经验数据。由于设计参数依据不足，导致一些系统设计出现“大马拉小车”或者设计负荷不足的现象。

3.缺乏可靠的技术支撑

第一，地下水回灌技术不够完善，成井工艺有待提高。地下水地源热泵工程的成井口径、填砾层厚度、滤水管类型及滤料的选用对回灌量均有较大影响，大多数施工单位未掌握回灌井施工技术，特别是成井口径、填砾层厚度、滤水管类型及滤料的选用等，造成许多井不能正常回灌。

第二，部分用户取水系统的设计、安装存在一些问题。部分用户设备安装不配套（无测压管、多无精滤装置）。热泵系统安装密封性差，回灌困难，大部分单位每年都需洗井。

第三，部分用户水源井地层层位确定存在较大的问题，特别是选用第1I含水组地层做为采灌井利用层位时，普遍存在水位偏浅，回灌困难的问题。

第四，部分热泵运行管理不够完善，导致回灌运行管理不规范。一些单位缺乏基本的常识，近三分之一工程运行不回扬，多数工程运行记录不完整（多无抽水及回灌水水温、水量、水位），有些工程存在混层采灌水的问题。

4.管理体制不健全

浅层地热能开发利用行政监督管理主体不明确，监督管理所依据的法律、法规、政策、标准欠缺，造成浅层地热能开发利用秩序混乱。主要表现在项目没有报批登记手续，不按地质条件开发，施工队伍资质、施工过程监管空白，验收标准不统一。

5.缺乏对浅层地热能资源开发利用动态监测

近年来，全国各地建成了大量的地源热泵系统，但尚未建立地源热泵地下换热系统监测体系，缺少对地源热泵系统中温度、水位、水质等动态变化的监测，无法评价浅层地热能资源开发利用对地质环境的影响；大多数地源热泵工程系统中都没有安装必要的节能计量装置，如温度表、流量计、功率表等，使得项目的节能计算工作存在一定困难，同时也不便于管理部门的进一步节能评定工作。

三、浅层地热能开发利用发展趋势

（一） 继续推进浅层地热能资源调查评价工作

推进浅层地热能资源调查评价工作是地源热泵技术发展的基础，“十二五”期间，浅层地热能资源调查评价与开发利用工作将继续成为城市地质工作的重点。工作的主要任务是查明我国主要城市浅层地热能分布特点和赋存条件，评价资源量及开发利用潜力，编制开发利用规划，建立监测网络，推动浅层地热开发利用示范城市建设。

国土资源部“十二五”工作部署中，2012年前将完成省会级城市调查评价工作，2015年前完成地级市和部分重点县级城镇调查评价工作。2011年29个省会级城市浅层地热能调查评价项目年内分两批实施。第一批实施的城市包括石家庄、呼和浩特、沈阳、长春、杭州、合肥、济南、郑州、重庆、西安、兰州、乌鲁木齐等12个城市。第二批实施的城市包括太原、哈尔滨、上海、南京、福州、南昌、武汉、长沙、广州、南宁、海口、成都、贵阳、昆明、拉萨、西宁、银川等17个城市。

其目标是：

（1）初步查清主要大中城市的浅层地热能赋存、分布特征及相应的水文地质工程地质特征，测试岩土体热物性参数，估算可利用资源量。

（2）开展浅层地热能利用工程（地下水、地源热泵系统）适宜区划分。

（3）选择有代表性的1～2个城市建立监测实验区。对已运行工程进行地下（岩土、水）温度场的监测（至少1个运行周期）工作，评价地源热泵工程对地质环境的影响，同时记录运行工况和能耗，计算换热能效比，检验项目节能效果。

（4）制定相关技术标准，建立浅层地热能开发利用适宜区划分、评价数据库。为合理开发利用浅层地热资源提供基础数据，为政府宏观规划与科学管理提供决策依据。

（5）在调查评价的基础上，结合当地行政区域可再生能源开发利用中长期目标，编制完成主要城市（镇）浅层地热能开发利用专项规划。

（二） 加大科研实力和技术创新

加强相关技术研发与投入，提高浅层地热能利用效率。

（1）加强浅层岩土热物性测试的研究；

（2）建立不同地层热物性数据库；

（3）开展不同换热方式地下传热模型的模拟试验；

（4）建立地温场长期观测，包括换热井及周围地层温度、水位、水质以及换热（换冷）情况，了解（监测）其变化规律，特别是换热井回灌能力和温度恢复情况；

（5）观测地下换热系统的实际换热（换冷)效果，测量地层热流值及热传导系数。

（三）积极参与示范城市建设，带动浅层地热能资源开发利用

在对当地浅层地热资源调查评价的基础上，结合工程的具体地质环境，积极开展地源热泵技术的推广应用，建立符合本地实际需求的示范工程，并摸索方法，总结经验，逐步推广。积极申报“可再生能源示范城市”，参与示范城市建设，用好国家专项资金，稳步推进以城市为单位的浅层地热能开发利用工作。

利用地源热泵技术开发浅层地热能资源，为建筑物供暖制冷，是符合国家节能减排这一历史进程的。随着这项技术的不断发展，我们将进一步认识到，不断加强地热资源调查评价工作，加大科研力度和技术创新，积极参与示范城市建设将是一项具有重大意义并值得持续推进的长远工程。