浅层地热能

地表下约100米的区域最适于提供和蓄集地热能最。地表下10-20米区域内的土壤温度一年四季几乎保持稳定（见图1）。基于地热梯度（平均3℃／100米）．土壤温度随深度增加而升高。浅层地热能开发利用的丰要方法如下：（1）地源热泵（也称为地热泵）；（2）地热蓄能（UTES）。本文对浅层地热资源的开发利用、合理应用以及一些成功的地源热泵利用实例进行了回顾。     

可再生浅层地热能资源开发利用关键技术问题

浅层地热能开发利用是一门多学科的综合技术,涉及地质、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等多学科的知识,其关键技术问题是岩土体的热性能测试、地下换热器的优化设计、地下水渗流对地下管换热性能的影响、地下热交换场特征、浅层地热能分布规律及开发利用方式。只有在解决上述关键技术问题的基础上,进行科学规划、合理开发、优化设计,才能使该行业步入健康发展的轨道。     

天津市浅层地热能开发利用试点工作成果浅析

为进一步推进浅层地热能开发利用,总结探索调查评价与开发利用的工作模式,更好的指导全国工作。2009年至2010年,国土资源部和天津市联合开展了"天津市浅层地热能调查评价与开发利用"试点工作。以天津市浅层地热能资源背景,分析地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统两种方式的开发利用现状及存在的主要问题,总结试点工作所取得的成果。天津试点工作成果,形成了可在全国推广的浅层地热能"资源调查模式"、"规划编制模式"、"动态监测模式"、"工程示范模式"和"工作监管模式"。     

浅谈浅层地热能及其开发利用的建议

通过对浅层地热能及地源热泵技术进行了介绍并分析探究了安徽省及周边省份浅层地热能推广开发利用情况,就开发利用浅层地热能如何充分发挥专业技术优势,政府建设主管部门、监理单位如何加强行业监督管理工作提出建议和看法,以期更好地在我省推广开发利用地源热泵技术。     

鲁北平原地下咸水浅层地热能开发利用条件研究

为了解决鲁北平原区农村冬季清洁供暖问题,扩大地下水地源热泵系统的应用规模,以区内广泛发育的咸水体为研究目标,在简述第四纪地层特征的基础上,阐明了第四纪含水砂层与咸水体的分布特征,总结了区内以往开展的4个浅层地热能勘查项目所施工的水文地质勘探孔抽水试验与回灌试验成果.结果表明:研究区咸水含水层单井涌水量320~475 m3/d,单位涌水量12.76~28.3 m3/(d·m),自然回灌条件下单井回灌量30~56 m3/d,单位回灌量5.85~17.5 m3/(d·m);单眼开采井可供暖面积为3481.02 m2,可满足约35户农村住宅的冬季供暖需求;研究区在进行浅层地热能开发时建议优先选择地下水地源热泵系统,对于供暖/制冷能耗需求较小的农村单户建筑,可选择地埋管地源热泵系统进行分散式供暖/制冷.     

江苏高邮地埋管热响应试验及浅层地热能资源评价

为研究江苏高邮浅层地热能资源储量,选取2个典型区块开展现场热响应试验,以线热源理论为建模基础,结合地埋管进出水温度试验数据,建立了典型区块内地埋管热传导模型,采用体积法对研究区浅层地热能资源作出定量评价。数据分析表明：在G001孔处,初始地层温度为17.69 ℃,导热系数为1.389 W/(m·K),钻孔内传热热阻为0.111 K/W,热扩散系数为0.921×10-6 m2/s,热容量为1.508×106J/K,单位延米换热量为104.98 W/m;在G002孔处,初始地层温度为18.58 ℃,导热系数为2.340 W/(m·K),钻孔内传热热阻为0.110 K/W,热扩散系数为0.229×10-6m2/s,热容量为10.200×106J/K,单位延米换热量为163.34 W/m。综上试验参数计算结果可知,区内每年可开发浅层地热能储量至少为6.47×1013kJ。试验设计合理,所得参数真实可靠,可为高邮浅层地埋管地源热泵工程后续设计工作提供基础数据与技术支撑。     

行业标准《浅层地热能勘查评价规范》的编制和应用

为规范浅层地热能的勘查与评价,合理利用和科学管理浅层地热能资源,编制了行业标准《浅层地热能勘查评价规范》。其中,区域浅层地热能调查的勘查评价方法没有国外的先例,经过3年探索,并与正在实施的项目紧密结合,提出了一套完整的浅层地热能勘查评价方法。应用该项方法已经取得了第一批调查评价成果。     

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。     

山东省鲁北地区浅层地热能资源评价

鲁北地区于2001年已陆续开始应用热泵技术开发浅层地热能,但区内的浅层地热能资源评价工作却严重滞后,制约了区内浅层地热能资源的开发和合理利用。为促进鲁北地区浅层地热能的开发利用,省政府拿出专项资金,开展了鲁北地区浅层地热能的资源评价工作,前期在调查区域内开发利用现状和摸清地质条件的基础上,采用层次分析法,分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行了开发利用适宜性分区,采用热储体积法对该区的浅层地热容量进行了计算,得出鲁北地区浅层地热容量为29．386×10^15 kJ/℃;并根据适宜性分区结果,分别对地下水式和地埋管式地源热泵适宜区、较适宜区可利用换热量也进行了计算,得出地下水式地源热泵200 m以浅可利用换热量为0．8489×10^10kW·h,地埋管式地源热泵200m以浅可利用换热量为6．5261×10^12kW·h。     

层次分析法在浅层地热能适宜性评价中的应用

层次分析法是一种能将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法,其在浅层地热能开发利用评价中具有良好的效果。本文通过层次分析法得出,张掖市甘州区浅层地热能可开发利用前景广阔。     

重庆主城区浅层地温能资源量评价研究

基于重庆地区浅层地温能的调查和主城区浅层地温能适宜性分区评价结果,结合校正后的岩土热物性数值,进行了重庆主城区浅层地温能资源量评价,包括适宜区浅层地温能热容量和可利用资源量统计,并得到了重庆市主城九区浅层地温能的资源量分布情况,从而有效评价了重庆主城区地下浅部空间热能的调蓄能力,为开发与保护浅层地温能资源提供了可靠依据.     

集安市浅层地热能开发利用可行性评价

通过水文地质调查、水文地质钻探、水文地质试验方法对集安市潜层地热能开发条件进行评价。根据水文地质试验结果及地下水位动态资料,评价区为不适宜区。通过计算可以得到较适宜开发区的地下水换热功率,单位面积地热能容量及地热能储量,为评价区开发利用规划制定技术支撑。     

徐州市主城区浅层地温能开发适宜性分区研究

浅层地温能以其分布广、储量大、高效无污染的特点,越来越多地被用于城市建筑供暖与制冷,但制约浅层地温能开发应用的因素很多,主要有地质、水文地质、岩土体热物理性质以及施工条件。目前徐州市浅层地温能处于无序开发状态,造成了极大的资源浪费和环境地质问题。该文重点进行了地埋管地源热泵开发利用适宜性分区研究,通过对徐州市主城区岩土样采集及现场热响应试验,认为在仅考虑热物性条件的前提下,可开展地埋管地源热泵的开发利用,并就其开发利用的钻探成本进行区域适宜性分区,划分为适宜区、较适宜区和不适宜区。     

Study on the development and utilization prospection of shallow geothermal energy of saline underground water in Northern Shandong Plain

In order to provide a way to expand clean heating energy and promote the utilization scale of groundwater heat pump system, the authors focused on the widespread saline water body in the study area, based on the stratigraphic characteristics of Quaternary strata. The distribution patterns of sand and saline water body of Quaternary were analyzed, and the pumping tests and reinjection hydrogeology tests from four previous shallowing geothermal energy exploration projects were summarized. The results show that the yield of a single well is 320-475 m³/d in saline water layers, with the unit yield of 12.76-28.3 m³/(d·m). And the natural reinjection rate is 30-56 m³/d, with the unit reinjection of 5.85-17.5 m³/(d·m). The total allowable heating floor area is 3 481.02 m² for one well, which could satisfy the heat load of 35 rural houses in winter. The groundwater heat pump system is preferable in the shallow geothermal development in the study area, while the scatter distributed ground-coupled heat pump system is optional for single rural building with less energy need for space heating/cooling.     

高寒地区浅层地温能开发利用条件研究及多种能源联用探讨

深入研究高寒地区建筑物供暖制冷需求及浅层地温能开发利用条件,可发挥浅层地温能在建筑能源供应中的最大效益; 探讨多种能源在供暖中的联合应用,能够更好地解决高寒地区能源紧缺问题。通过对高原气候特点分析,浅层地温能开发利用条件的调查、勘探、评价及多种能源联用的研究认为: 高寒地区对浅层地温能需求主要为冬季供暖和生活热水供应,且热量需求大; 高寒地区浅层地温能资源品位低,主要体现为换热温差小; 换热方式以地下水水源热泵最为经济实用; 城市中可供开发利用的空间小。鉴于当地深部地热、太阳能资源丰富,可充分利用这些可再生能源及常规能源,尽可能采用“基础负荷+调峰负荷”的方式,解决热量需求大的问题,从而提高能源的利用效率。     

浅层地热能适宜性分区结构的分形原理

可再生的新型环保能源浅层地热能开发利用前景广阔。由于区域地质条件复杂,借用分形原理可将原来研究中所采用的还原论方法即线性问题处理方法转换为更符合地质条件本质特征的非线性处理方法。探讨了浅层地热能赋存条件适宜性分区结构的分形维数及标度与分形维数的关系; 简析了面状地形地貌信息几何属性对分维值的影响。研究结果表明,浅层地热能适宜性分区结构存在明显的分形特征,其分形维数较好地反映了适宜性分区轮廓的曲折程度,分形数越大,则轮廓线越不规则。旨在为浅层地热能调查评价工作提供全新的非线性化的处理方法,对分形理论的实际应用和浅层地热能的开发工作都有较强的理论和实际意义。