試論我國淺層地溫能潛力評價及其環境效應

摘? ? 要：文章在對地溫能利用情況進行簡單介紹的基礎上，從開發與利用的角度出發，對地溫能所具備潛力進行了評價，隨后，圍繞其所帶來環境效益展開了分析，希望能夠給其他人以幫助或啟發。

關鍵詞：環境效應;潛力評價;淺層地溫能

1? 前言

本文所研究淺層地溫能，主要指的是與地面有一定距離的地熱能源，相較于常規的化石能源，地溫能既可做到無污染，又能夠滿足就地取用的要求，對其進行開發并利用的潛力有目共睹。

2? 地溫能潛力的評價

以熱儲法為依據，對地溫能所具備潛力進行計算，通常以下列公式為參考：

式中：

Q——地溫能在開發與利用方面具備的潛力，單位：kWh;

QR——地溫能總量，單位：kWh[1];

α——建筑面積真實系數，即：規劃面積和建筑面積的比值，通常為50%，若情況特殊，有關人員可對其加以調整;

β——可采系數，為地層所存儲地熱能和可利用量的比值，一般取30%;

γ——利用效率，利用地源熱泵所提取能量和總數的比值，通常受機組運行給地熱能帶來損耗影響;

ψ——能耗提取所對應系數，本文將該系數定為30%。

式中：

d——熱儲厚度，單位：m。

在200m范圍內，我國的地層結構較為復雜，結合不同地區對地溫能加以利用的情況，本文將深度確定為50m。

A——熱儲量面積，單位：m?，與各地區規劃面積密切相關。

[ΔT]——利用溫差，單位：℃，通常不低于5℃，并且不高于15℃。

結合我國情況可知，地溫能所對應儲熱介質，通常由細砂、砂粘土混合所得，二者比例為1：1，其中，細砂比熱容是1000kJ/kg·℃，砂粘土比熱容是1400kJ/kg·℃，水比熱容是4200kJ/kg·℃。表1為不同地區對地溫能加以利用的溫差，供有關人員參考。

3? 地溫能開發效應分析

3.1? 節能效應

由發改委所提供數據可知，1kg標準煤往往能夠發送3kWh電，對1t標準煤進行燃燒，通常會產生7kg氮氧化物，8kg二氧化硫，2600kg二氧化碳。現階段，我國主要城市每年對淺層地溫能加以利用的總量，大約是7.5×1011kWh，將其換算成標準煤，則為2.5億t。通過計算可知，NxOy每年的排放量可減少175萬t，SO2的排放量可減少200萬t，CO2的排放量可減少6億余t，氣候變暖所帶來一系列問題，均能夠得到有效緩解[2]。

3.2? 空調面積

由氣候特征可知，我國對淺層地溫能加以運用的情況，主要分為3種，分別是：僅需取暖;僅需制冷;既要取暖，又要制冷。

從冷熱均衡的角度來看，僅需取暖的地區，取暖所用熱能普遍源自淺層地溫能，在取暖的過程中，向地下輸入冷能，在半年及以上的非采暖期來臨之際，受冷能影響所下降的地下溫度，通常會得到一定程度的恢復，例如，黑龍江等北方地區。而以海南省為代表的地區，對制冷需求十分迫切，這就決定其更傾向于以淺層地溫能為依托，獲取制冷所需冷能，隨著大量熱能被帶入地下，地下溫度將會展現出較為明顯的上升趨勢，隨著非制冷期的結束，上述溫度問題將會得到有效解決[3]。當然，我國大部分地區均為第3種，即：冬季取暖，夏季制冷，采暖所帶入冷能，通常被用來輔助制冷工作的開展，使冷熱均衡的設想成為現實。

研究表明，淺層冷熱能是否能夠達到均衡狀態，主要取決于熱能/冷能最大值與淺層地溫能的契合度。若利用淺層地溫能，完成空調的安裝工作，則可利用下列公式，對空調面積加以確定：

熱負荷指標指的是以室外溫度為參考，出于使室內計算溫度得到保持的考慮，特定面積建筑提供給供熱設施的熱量，通常涉及縫隙滲入冷空氣、圍護結構和孔沿進入冷空氣所消耗熱量等指標。而冷負荷指標，主要是指要想將室內溫度維持在合理范圍，固定時間內，制冷設施需要從建筑內部所帶走熱量的總和。此外，還應當明確一點，無論是空調運行時長、取暖時長還是制冷時長，均受氣候影響，我國各地區夏季制冷的平均時長是8h，冬季制暖的平均時長則為18h～20h，部分地區還會達到24h。

現階段，被用來對熱負荷指標進行計算的公式，主要是：

通常代表單位時間、單位面積溫度升高1℃，空調需要耗費的能量，主要受建筑類型影響，地域差異可以忽略不計。本次研究的對象，主要有住宅建筑、非住宅建筑兩類，其中，非住宅建筑又分為學校、商店等，由于此類建筑所占面積較小，出于使計算精度達到預期的考慮，遂決定將住宅建筑視為研究重點。

4? 結論

由上述內容可知，我國地溫能擁有良好的開采與利用潛能，在條件允許的情況下，綜合運用現有理念和技術，完成開發地溫能的相關工作，可解決化石燃料被大量消耗的問題，所排放溫室氣體量隨之減少，節能減排對氣候變暖所具有緩解作用，自然可以得到十分直觀的展現。

參考文獻：

[1] 朱明占，林武，陳永鵬.廣西淺層地溫能資源潛力評價及開發利用模式探討[J].南方國土資源，2018（6）：24～28.

[2] 劉愛斌，翟如偉，景家俊，等.江蘇徐州城市規劃區淺層地溫能潛力評價及環境效益分析[J].地質與資源，2017（3）：296～302.

[3] 劉海風，王沙沙，韓明月，等.河南城市淺層地溫能潛力及其環境經濟效益分析[J].地質學刊，2017（1）：165～170.

作者簡介：

姜子健（1987—）男，碩士，工程師，從事建筑工作。