浅层地温能开发利用现状和存在的问题及对策研究

张凌鹏

摘要：近年来，随着经济不断快速发展，对于资源消耗速度也在与日俱增，构建资源节约与环境友好型社会成为了我国城市化建设重点内容。浅层地温能是一种新型能源，具备可再生性，加上储量巨大、分布广泛、埋藏深度较浅的特点，成了当前我国经济生产重要清洁能源之一，并且具备较好发展态势。然而，在实际开发与利用浅层地温能过程中还存在一些问题需要改进，从而制约了其开发与利用的效果。为此，本文对我国浅层地温能开发利用现状及存在的问题进行了深入分析，进而对相关发展策略进行了有效探讨，希望能够为推动浅层地温能开发利用效率进一步提升提供有效参考。

關键词：浅层地温能；开发利用；现状；问题；对策

浅层地温能是近年来新兴发展的一种可再生的绿色环保能源，并且具备储量大、分布广、埋藏浅的特点，借助热泵技术对浅层地温能进行收集能够有效利用于日常供暖与制冷方面。发展浅层地温能是当前我国构建资源节约型与环境友好型社会重要能源利用结构，并且加强对浅层地温能开发利用效率是降低化石能源应用比例，减少污染物排放，实现我国社会、经济可持续发展的重要措施。

1.我国浅层地温能开发利用现状

在浅层地温能开发利用研究方面，我国起步相对较晚，首次对浅层地温能进行系统研究始于1989年。20世纪90年代我国实现了对地源热泵技术进一步研究，逐渐兴起了热泵技术在我国能源领域发展热潮，并相继在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价、系统材质等方面获得较大进步。我国“十一五”正式将地源热泵技术列为科技攻关重要内容，浅层地温能系统关注与扶持力度进一步加大。

在国家相关部门重视与支持下，浅层地温能技术实现了较快发展速度。2005年至2010年间，我国相关部门相继组织多次浅层地温能开发利用现场经验交流会，出台了《地源热泵系统工程技术规范》《浅层地温能资源评价规范》等文件，以及出版了相关论文集进行支持、宣传。虽然我国浅层地温能开发利用技术起步相对较低，但基于较高技术水平发展优势，获得了较快发展速度。目前，我国已经超过30个省、市、区开展了浅层地温能开发项目，浅层地温能供暖制冷的单位超过3400多个，采用浅层地温能进行供暖制冷的建筑面积也超过了1.4亿（m2）。并且，随着热泵技术越来越完善，应用越来越广泛，浅层地温能开发利用效率将获得进一步提升。

2.影响浅层地温能开发利用因素分析

（1）气候地质条件

我国幅员辽阔，地大物博，地质气候等也是复杂多样。在南方，浅层地热能主要用于夏季制冷，北方则主要用于冬季供暖。地表热输入量要远小于地源热泵系统热输入量，地下水径流出现变化、地下温度上升，形成局部蓄热现象，地源热泵制冷效率将大受影响。此外，浅层地温开发过程中极易发生局部“冷堆积”现象。可见，地质环境与地下水等地质条件对浅层地温能开发利用有着较大影响。

（2）关键技术因素

地源热泵机组运行质量是浅层地温能开发利用的关键，因此地源热泵技术是浅层地温能开发新技术，也难免遇到技术方面的难题。当前，地源热泵产品制造标准并不统一，难以充分保障产品质量。加上，地源热泵领域的技术水平高低不一，甚至于存在一些地源热泵项目无法实现计划运行效果。所以，目前我国浅层地温能源开发与利用受到国外技术严重制约。

（3）节能环保因素

地下水是浅层地温能项目地下能量提取与交换主要媒介，在地源热泵系统运行过程中，地下水会经过重新注入含水层这个环节，这一阶段对于灌水技术有着较高要求，一些企业基于节约成本目的不遵守相关技术要求，严重破坏和浪费地下水资源，在节能环保方面限制了地源热泵系统的发展。

3.目前我国浅层地温能开发利用存在问题分析

（1）初始阶段成本大

地源热泵技术是浅层地温能开发主要技术，其技术效益会对项目开发的经济、社会效益以及发展前景产生直接影响作用。在地源热泵技术经济效益指标中，初始阶段的项目建设投资包括了土建、设备采购安装等，占据较大成本比重，经常出现前期建设投资成本过大而导致后期运行疲软，浅层地热资源开发利用效率不高。

（2）政府支持力度小

政府政策支持与财政补贴是浅层地温能开发利用项目顺利建设运行重要保障，较大的政府支持力度不但能够提高项目开发业主积极性，税收优惠等政策也极大程度缓解了项目初期投资压力。项目后期运行中水、电方面政策保障、支持也极为重要。然而目前我国在浅层地温能开发利用方面的税收抵扣、资本补贴、公用服务优惠等配套政策方面的支持力度较小，有待进一步提高支持力度。

（3）地质环境重视较轻

一般来说，地源热泵系统冬季土壤吸收热量要比夏季土壤释放热量总量大，因此会导致土壤冷热失衡问题。地源热泵系统在长期使用后，地温下降破坏了原地层温度环境，不利于原地表生物正常生长，进而会对生态环境造成一定破坏。在回灌技术等技术水平限制下，会出现地下水回收、补给不及时、不充分，引起地下水供应失衡、地下水污染、地表沉降等问题。

（4）缺乏健全的管理机制与信息平台

就现阶段浅层地温能的开发与利用情况看来，缺乏一个较为系统的信息平台以及统一的信息统计口径与沟通平台。通常情况下都是由市场驱动浅层地温能的开发利用。虽然当前国家大力倡导节能减排，并且各级地方政府也非常支持开发利用浅层地温能，陆续出台了有关鼓励政策，不过管理力度不足。在实际开发与利用过程中涉及到国土、水利、住建以及规划等部门，但是没有构建起科学合理的管理体制，同时没有对有关部门的管理职责进行明确细分，所以对后续不同部门进行事宜的协商与协调较为不利，而且也不能全程监督与管理浅层地温能的调查、开发、利用与评价工作。浅层地温能开发利用处于缺乏健全的管理机制与信息平台的情况下，受市场主导，政府监管不到位，缺乏良好的服务企业与服务体系，没有一个规范的师承准入制度，所以导致其处于分散、自发以及粗放经营的阶段。

4.加强浅层地温能开发利用相关对策

（1）完善相关管理体系

在开发和利用浅层地温能过程中，设计许多部门的有效协调，要求相关管理部门，必须明确职责分工，同时做好对地下水等资源保护，加强对环境监测力度，为项目建设运行提供稳定环境条件保障。国家相关部门应同步加强对浅层地温能开发利用技术标准与评价体系的合理制定。通过不断完善市场准入机制，形成集方案审批、资源规划、项目建设、项目运行为一体的管理与服务体系，推动浅层地温能产业实现可持续发展。

（2）完善相关配套政策

首先，政府相关部门应不断完善配套政策，根据有效项目评估确定用地、财税等方面政策扶持力度，地方政府应充分利用国家政策加大项目引进力度，鼓励实现项目创新管理。其次，在技术创新与技术研发方面，通过整合技术资源，为项目建设提供技术交流平台，以建设示范项目推动浅层地温能开发利用技术创新，形成良好的政策氛围。

（3）加强地质环境监测力度

加强地质环境监测，形成地质环境监测网络，对于浅层地温能项目开发而言至关重要。同步建立地质环境监测系统，实现对浅层地温能开发与运行过程监测，能够及时发现地质环境问题，避免地质问题而影响项目正常建设、运行。在埋地地源热泵机组运行中，地质环境监测主要是对地温场变化进行监测。尤其是在地下水型地源热泵系统运行过程中必须对地温、地下水水位、水质等因素变化情况进行长期监测，及时发现异常隐患，快速响应对温度场变化异常以及地下水污染等问题。

（4）加强项目分区合理推进

我国南方地区夏热冬冷，应结合气候特点，基于详细的浅层地温能调查，合理地对项目进行分地区推进。结合相应的调查评价，以及当前的浅层地温能开发技术水平，合理地划分规划区域。因此，我国华南南部的浅层地温能开发应以制冷应用为主，东北等北方地区则要以供暖为主。而除了南北差异性，地形地质上的差异也是在进行项目开发和试点示范建设过程中必须充分考虑的分区因素。在进行分区推进过程中，应注意做好问题分析与经验总结，为后续的浅层地温能项目的开发提供有效参考。

（5）加强关键技术研发

要想实现浅层地温能开发利用水平有效提升，加强对关键技术开研发极为重要，唯有结合实际情况对关键技术的适应性、创新性进行完善，才能有效提升项目的建设价值。首先，国家相关部门应尽快组织专家团队，对岩土体热物性参数原位测试相关技术标准进行合理制定，通过招投标的方式，或者也具备较高研发实力的企业、机构进行合作，开发出具备自主知识产权的测试仪器或者应用技术，打破技术限制，提高项目开发效益。其次，国家相关部门应注意加强度国外先进热泵技术开发引进、消化、吸收，进行技术创新与本土化，提高浅层地温能开发与利用水平。

（6）积极建设完善的检测网络

当前在我国内部分地区的浅层地温能开发与利用工作已经初见成效，不过同时也将部分问题暴露出来。通过对统计数据分析发现，单单建筑能耗在整个社会终端能耗中占据了约27%，因此实现建筑节能与减排具有极为积极的现实意义。大量实践表明实现建筑节能减排的一项有效防范就是利用地源热泵技术开发利用浅層地温能。当前我国建筑面积不断增加，因此浅层地温能的开发与利用具有良好的发展前景，同时建设一个完善的检测网络，确保其开发利用的合理性，切不能盲目推进。

第一，结合国家气候特征来科学开展各个地区的浅层地温能调查评价与开发利用工作。对于华东、华北以及中西部地区，四季气候分明，具备开展该项工作，重点围绕城镇来实施，结合具体地质条件、水文地质情况以及岩土体任务性参数等情况来进行，根据提供的地下换热系统设计参数来为浅层地温能的开发利用以及管理提供可靠的参考。对于东北、西部这些主要进行供暖以及南方主要进行制冷的地区需要做到因地制宜，有序开展浅层地温能的开发与利用。部分地区具有良好水文地质条件，且地下水补给径流速度较快的，那么能够给予调查评价并大力开展浅层地温能的开发与利用。反之，则需要进一步实施论证与研究，利用多种开发方式以及规模的试点和示范来进行问题、经验的总结，稳步开展该项工作。

第二，注重研发关键技术，切实提升开发与利用浅层地温能的效率与质量。在进行调查评价过程中，一项关键的基础数据就是岩土体热物性参数，所以国土资源部门需要快速设置岩土体物热性参数原位测试的技术标准，采取招标或委托的方式来让我国具有红犼实例的企业来研发具有自主知识产权的原位测试器，从而为浅层地温能的调查评价工作提供有力的技术支持。在实际开发利用过程中，一个重点内容就是确保地源热泵机组的质量。当前国内研发与生产地源热泵机组还处于一个低水平状态，主要还是依赖国外市场。所以我国应当要积极倡导相关企业提高对地源热泵机组的重视程度，在国内有关部门的支持下大力引进、吸收与转化国外优秀技师，注重自主研发，尽可能在短时间内占据国内市场。

第三，构建起合理的政府协调体制，对浅层地温能的开发利用进行规范管理。因为在实际开发与利用过程中涉及到国土资源、环境保护、水利以及建设等多个部门，需要必须要切实根据职责分工来做好协调与衔接工作，建设一个合理的协调体制。笔者认为可以让国土资源部门负责调查、监测、规划以及管理浅层地温能的工作；环境保护部门则主要评价其对环境的影响程度；水利部门负责取水与回灌许可；建设部门主要是负责制定浅层地温能的政策，工程设计、施工与运行标准等内容。通过根据以上明确分工，在短时间制定浅层地温能的勘察、设计、施工与运行资质管理体制，确定准入条件，设置有效的监管措施，以推动浅层地温能开发与利用的管理规范化以及良好的发展。

第四，积极建设完善的监测网络，为浅层地温能合理开发利用提供基础支撑。大地热流、地温和地下水等长期动态监测数据不仅是浅层地温能资源评价必需的基础资料，也是不断优化开发规划布局、避免出现资源与环境问题的重要依据。

5.结论

总而言之，浅层地温能具备较为广阔的开发利用前景，对于我国社会经济效益与环境效益有着极为重要的现实意义。对此我国相关部门、企业必须对当前我国在浅层地温能开发利用水平及其存在的问题予以掌握、分析，并结合实际情况来采取有效措施提高浅层地温能开发与利用效益，更好地推进我国城市低碳经济发展水平提升。

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