试论我国浅层地温能潜力评价及其环境效应

摘    要：文章在对地温能利用情况进行简单介绍的基础上，从开发与利用的角度出发，对地温能所具备潜力进行了评价，随后，围绕其所带来环境效益展开了分析，希望能够给其他人以帮助或启发。

关键词：环境效应;潜力评价;浅层地温能

1  前言

本文所研究浅层地温能，主要指的是与地面有一定距离的地热能源，相较于常规的化石能源，地温能既可做到无污染，又能够满足就地取用的要求，对其进行开发并利用的潜力有目共睹。

2  地温能潜力的评价

以热储法为依据，对地温能所具备潜力进行计算，通常以下列公式为参考：

式中：

Q——地温能在开发与利用方面具备的潜力，单位：kWh;

QR——地温能总量，单位：kWh[1];

α——建筑面积真实系数，即：规划面积和建筑面积的比值，通常为50%，若情况特殊，有关人员可对其加以调整;

β——可采系数，为地层所存储地热能和可利用量的比值，一般取30%;

γ——利用效率，利用地源热泵所提取能量和总数的比值，通常受机组运行给地热能带来损耗影响;

ψ——能耗提取所对应系数，本文将该系数定为30%。

式中：

d——热储厚度，单位：m。

在200m范围内，我国的地层结构较为复杂，结合不同地区对地温能加以利用的情况，本文将深度确定为50m。

A——热储量面积，单位：m?，与各地区规划面积密切相关。

[ΔT]——利用温差，单位：℃，通常不低于5℃，并且不高于15℃。

结合我国情况可知，地温能所对应储热介质，通常由细砂、砂粘土混合所得，二者比例为1：1，其中，细砂比热容是1000kJ/kg·℃，砂粘土比热容是1400kJ/kg·℃，水比热容是4200kJ/kg·℃。表1为不同地区对地温能加以利用的温差，供有关人员参考。

3  地温能开发效应分析

3.1  节能效应

由发改委所提供数据可知，1kg标准煤往往能够发送3kWh电，对1t标准煤进行燃烧，通常会产生7kg氮氧化物，8kg二氧化硫，2600kg二氧化碳。现阶段，我国主要城市每年对浅层地温能加以利用的总量，大约是7.5×1011kWh，将其换算成标准煤，则为2.5亿t。通过计算可知，NxOy每年的排放量可减少175万t，SO2的排放量可减少200万t，CO2的排放量可减少6亿余t，气候变暖所带来一系列问题，均能够得到有效缓解[2]。

3.2  空调面积

由气候特征可知，我国对浅层地温能加以运用的情况，主要分为3种，分别是：仅需取暖;仅需制冷;既要取暖，又要制冷。

从冷热均衡的角度来看，仅需取暖的地区，取暖所用热能普遍源自浅层地温能，在取暖的过程中，向地下输入冷能，在半年及以上的非采暖期来临之际，受冷能影响所下降的地下温度，通常会得到一定程度的恢复，例如，黑龙江等北方地区。而以海南省为代表的地区，对制冷需求十分迫切，这就决定其更倾向于以浅层地温能为依托，获取制冷所需冷能，随着大量热能被带入地下，地下温度将会展现出较为明显的上升趋势，随着非制冷期的结束，上述温度问题将会得到有效解决[3]。当然，我国大部分地区均为第3种，即：冬季取暖，夏季制冷，采暖所带入冷能，通常被用来辅助制冷工作的开展，使冷热均衡的设想成为现实。

研究表明，浅层冷热能是否能够达到均衡状态，主要取决于热能/冷能最大值与浅层地温能的契合度。若利用浅层地温能，完成空调的安装工作，则可利用下列公式，对空调面积加以确定：

热负荷指标指的是以室外温度为参考，出于使室内计算温度得到保持的考虑，特定面积建筑提供给供热设施的热量，通常涉及缝隙渗入冷空气、围护结构和孔沿进入冷空气所消耗热量等指标。而冷负荷指标，主要是指要想将室内温度维持在合理范围，固定时间内，制冷设施需要从建筑内部所带走热量的总和。此外，还应当明确一点，无论是空调运行时长、取暖时长还是制冷时长，均受气候影响，我国各地区夏季制冷的平均时长是8h，冬季制暖的平均时长则为18h～20h，部分地区还会达到24h。

现阶段，被用来对热负荷指标进行计算的公式，主要是：

通常代表单位时间、单位面积温度升高1℃，空调需要耗费的能量，主要受建筑类型影响，地域差异可以忽略不计。本次研究的对象，主要有住宅建筑、非住宅建筑两类，其中，非住宅建筑又分为学校、商店等，由于此类建筑所占面积较小，出于使计算精度达到预期的考虑，遂决定将住宅建筑视为研究重点。

4  结论

由上述内容可知，我国地温能拥有良好的开采与利用潜能，在条件允许的情况下，综合运用现有理念和技术，完成开发地温能的相关工作，可解决化石燃料被大量消耗的问题，所排放温室气体量随之减少，节能减排对气候变暖所具有缓解作用，自然可以得到十分直观的展现。

参考文献：

[1] 朱明占，林武，陈永鹏.广西浅层地温能资源潜力评价及开发利用模式探讨[J].南方国土资源，2018（6）：24～28.

[2] 刘爱斌，翟如伟，景家俊，等.江苏徐州城市规划区浅层地温能潜力评价及环境效益分析[J].地质与资源，2017（3）：296～302.

[3] 劉海风，王沙沙，韩明月，等.河南城市浅层地温能潜力及其环境经济效益分析[J].地质学刊，2017（1）：165～170.

作者简介：

姜子健（1987—）男，硕士，工程师，从事建筑工作。