綠色環保的淺層地溫能

　　在2010年的上海世博會上，眾多高新科技給游客留下了深刻的印象，其中最為有名的五大永久建筑之一的世博軸更是賺足了眼球，這個集商業、餐飲、娛樂、會展等服務于一體的大型商業、交通綜合體也是一個高科技集合體。
　　為什么這樣說呢?
　　不知你是否知道，世博軸安裝的空調系統頗為與眾不同，為了保證空調的正常運轉，在世博軸樁基下面居然埋藏著700千米長的塑料管道，但它并不需要消耗大量的電能，那它是用什么能量供空調系統正常運轉的呢?這么長的管道又是干嘛用的?
　　
　　地熱改變世界
　　
　　2010年4月25日，在印度尼西亞巴厘島召開了第四屆世界地熱大會。這屆大會的主題是“地熱，改變世界的能源”。大會發布的報告顯示，現今世界地熱利用已經達到了歷史最大規模，2009年世界地熱直接利用的能量比上一屆地熱大會公布的2004年的數據增長了60.2％。這樣的成長形勢十分喜人，因為綠色能源使用量的增加不僅意味著世界經濟在持續發展，同時也表明相當一部分化石燃料，如煤炭、石油、天然氣等被新能源取代了。報告還顯示，中國對地熱的利用量已躍居世界首位。
　　說地熱能改變了世界并不夸張。我們的地球可以稱得上是一個巨大的熱庫，其內部的總熱能約為地球上全部煤炭儲量的1.7億倍，具有經濟價值的潛在地熱能大約相當于現在全球能源消耗總量的45萬倍。人們自從發現了地熱資源的巨大價值之后就在想方設法開發利用這些資源。
　　作為世界上地熱資源最豐富的國家之一，近20年來，我國地熱直接利用量始終走在世界前列，如果將我國利用的地熱資源量換算成化石燃料的話，相當于每年減少了近4000萬噸=氧化碳排放，這為我國可持續發展理念倡導下的低碳經濟發揮了重要作用。
　　
　　延伸的地熱資源
　　
　　雖然地熱能非常豐富，但并不意味著只要你隨意往地下打個孔，就能發現滾燙的熱水。換句話說，地熱資源并非均勻分布，地區差異很大。
　　我們知道，如果按照溫度變化來劃分，可以將地殼劃分為3層：外熱帶、常溫層和內熱帶。外熱帶又被稱為太陽輻射熱帶，因為這一層主要通過接收太陽輻射熱而增溫的，可想而知它的影響深度不會很大，平均只有15米左右。這一層以下為溫度常年不變層，我們稱為常溫層。常溫層以下幾十公里的地殼，被稱為內熱帶。內熱帶的能量來源，當前人們認為主要是由地下放射性元素蛻變放熱及地下物質受巨大擠壓而釋放的熱能。內熱帶越往地亮深處溫度越高，平均深度每增加100米，地溫將會增高3℃，但各地區的增溫率并不相同，有正常增溫區，也有地熱異常區。
　　除此之外，還有專門用來衡量地熱能質量優劣的標志，如溫度，就像用礦產品位來評估金屬礦的貧富一樣。因各地熱田的溫度有高有低，人們就因地制宜分別加以利用。熱儲溫度較高的水(一般高于150℃)，通常用于發電、進行工業干燥和工業熱加工等；溫度稍低的水，既可以用于供暖，也可以混合冷水之后用于沐浴和水產養殖、農業灌溉等。
　　但是，倘若取出的地下熱水溫度太低，則不能被人們直接利用了。想想看，如果其水溫和自來水差不多，況且它們的水質還不一定能比得上自來水，誰還愿意千辛萬苦從地下深部將其抽出來呢?因為這些地下熱水已經~--Z-了其原有的價值?？上驳氖?，隨著現代科技的發展，出現了新的技術，可以利用起這種溫度較低的地下熱能，從而給能源家族中增添了一位新成員——淺層地溫能。
　　淺層地溫能，顧名思義，就是指一種埋藏在“淺層”的“地溫能”，按照中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心認定的標準，這個深度通常是地表以下200米范圍內，溫度則是低于25℃。
　　現在的問題是，這種比我們人體體溫還要低很多的能源，我們該如何利用?如果你知道冰箱的工作原理，也就不難理解淺層地溫能是如何被利用的了。要利用起淺層地溫能，離不開一種被稱為“熱泵”的東西。熱泵是什么呢?大家都熟悉“水泵”吧，它是一種將水從低位抽到高位的機械，“熱泵”和水泵類似，只不過它傳遞的是熱能。我們居住的室內環境和地層土壤中的溫度始終具有一定的溫差，在冬季時，利用熱泵可以把地下的熱量“抽”出來，供給室內采暖；在夏季時，再把室內的熱量“取”出來，排放到地下儲存起來。無論是冬季還是夏季，水都是載體，被加熱后以便用來儲存熱量。由于電流只能用來傳熱，而不能用來產生熱，因此熱泵只需消耗較小的能量便可以提供較多的能量，通常情況下熱泵每消耗1000瓦的能量，用戶可以得到4000瓦以上的熱量或冷量。由此可見，淺層地溫能在冬季和夏季都可以利用，而且由于這種資源綠色環保、儲量大、可再生，非常值得大面積推廣使用。
　　現在，你該明白世博軸樁基下埋藏的管道是做什么用的了吧?其實，它們就是熱泵的一部分，專門用來進行熱交換的，因其熱源來自于土地，所以被稱為地源熱泵。上海世博會的世博軸中央空調系統正是采用這樣的地源熱泵，再加上“江水源熱泵”，巧妙地利用黃浦江水和土壤，既能做到從土壤中提取熱量為室內供暖，又能做到將熱量排入黃浦江為室內降溫，真正實現了冬暖夏涼。
　　經過測算，世博軸采用淺層地溫能制成的綠色中央空調系統每年可節約電能660萬千瓦，相當于節約煤炭2640噸，節水26400噸，能減少5440噸二氧化碳的排放量。
　　
　　開發前景
　　
　　淺層地溫能的開發利用，是近年來才逐漸被大家所關注的。雖然曾經有段時間出現過利用研究的熱潮，但與當時的廉價化石能源相比，淺層地溫能仍缺乏足夠的競爭力，故而其開發利用長期停滯不前。
　　直到近年來，人們逐漸意識到全球變暖的危害，也就開始把注意力集中到綠色能源的研究當中。毫不夸張地說，除了赤道附近和高緯度地區之外，其他地區都可以大力開發淺層地溫能，特別是四季分明的中緯度地區，我國大部分國土正好處在這樣的地理環境中，潛在淺層地溫能利用價值巨大。據專家測算，我國地下近百米深度內的土壤每年可采集的低溫能量是目前國內發電裝機容量4億千瓦的3750倍，地下百米內地下水每年可采集的低溫能量也有2億千瓦。
　　目前，處于淺層地溫能研究領先地位的當屬北京。據國際上近期剛剛開展的淺層地溫能調查評價工作表明，北京平原區淺層地溫能資源潛力中，靜態儲量為1.9×10¹⁵千焦，折合0.662億噸標準煤，可供暖面積達9.59億平方米。這里所說的標準煤是一種比較各類發熱值不同的能源和計算能源總量時所采用的綜合換算指標，我國規定每千克標準煤的熱值為29.27兆焦(或7000千卡)。據統計，每燃燒1萬噸標準煤，將向大氣排放一氧化碳227噸、碳氫化合物4.5噸、氮氧化物36.2噸、二氧化硫167.2噸，粉塵100余噸。想象一下，如果北京市平原區地下蘊藏的淺層地溫能被充分利用的話，那將會減少多少污染啊!
　　
　　責任編輯：趙