寒區(qū)地溫能研究綜述

(黑龍江大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150008)

一、 問題的提出

寒區(qū)地溫能作為一種新型的能源具有可再生、清潔、環(huán)保、儲(chǔ)量巨大、分布范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)，目前我國霧霾問題嚴(yán)重，而寒區(qū)地溫能的開發(fā)利用，將會(huì)大大減少煤炭的用量，減少二氧化碳的排放，對(duì)于治理霧霾，改善環(huán)境具有重要作用。2017年1月13日“開發(fā)寒區(qū)地?zé)崮茉?，助推龍江綠色發(fā)展” 學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟寒區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)推進(jìn)大會(huì)在黑龍江大學(xué)召開，本次會(huì)議探討了寒區(qū)地?zé)崮茉吹拈_發(fā)利用，介紹了中國地源熱泵技術(shù)。基于本次大會(huì)，特作此篇論文，希望通過本篇綜述為研究地溫能及地源熱泵方向的同行提供參考。

二、 國家政策

中國工程院院士曹耀峰在報(bào)告中指出，2016年8月份國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，提出深空、深海、深地(含干熱巖)、深藍(lán)“四深”戰(zhàn)略。在2016年12月21日的中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議上，把“霧霾”作為一個(gè)問題提出，習(xí)總書記強(qiáng)調(diào)，盡可能利用清潔能源，加快提高清潔化供暖比重。

中國能源研究會(huì)地?zé)釋I(yè)委員會(huì)專家委員會(huì)主任鄭克棪在報(bào)告中提到，我國已經(jīng)制定了《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，其中就包括了地?zé)崮?，?020年地?zé)峁┡每偭窟_(dá)到4200萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

國務(wù)院資深參事王秉忱在報(bào)告中提到淺層地溫能的開發(fā)利用已經(jīng)提到了政府部門的重要工作議程。2014年財(cái)政部與住建部聯(lián)合發(fā)文，對(duì)地源熱泵應(yīng)用工程提供資金補(bǔ)貼。國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住建部等四部門聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，要求到2015年，基本查清全國地?zé)崮苜Y源情況和分布特點(diǎn)，建立國家地?zé)崮苜Y源數(shù)據(jù)和信息服務(wù)體系。

總之，無論是國家的“四深”戰(zhàn)略，十四次中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組提出的重點(diǎn)治理霧霾問題，《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，還是《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，都表明了淺層地?zé)崮艿膬?yōu)點(diǎn)及對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)的重要性已經(jīng)得到了國家的高度重視，并制定了相關(guān)政策，此舉將會(huì)為我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供機(jī)會(huì)，促進(jìn)淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用。

三、 工程技術(shù)

會(huì)議上，對(duì)于地溫能涉及的工程技術(shù)做了相關(guān)的報(bào)告，其中中國地源熱泵理事長方肇洪對(duì)中國地源熱泵的技術(shù)與應(yīng)用做了詳細(xì)的報(bào)告，分別介紹了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的限制條件，地埋管地源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)集成，地?zé)釗Q熱器的傳熱模型，地埋螺旋管傳熱模型的改進(jìn)以及介紹了地源熱泵-太陽能復(fù)合系統(tǒng)。吉林大學(xué)張延軍教授介紹了“2m”測溫綜合測試儀，主要介紹了“2m”測溫法的研發(fā)及未來的應(yīng)用前景，初步確定地?zé)岙惓^(qū)范圍，還可以探測出地下水流分布和斷裂帶，測量土壤熱物性等。黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)理事張彪作“地溫能檢測與分析”報(bào)告，介紹了地溫能開發(fā)中的測控系統(tǒng)，分布式地溫場溫度監(jiān)控系統(tǒng)及寒地地溫場分析、預(yù)測。

總之，目前地溫能開發(fā)利用的工程技術(shù)雖然沒有歐洲發(fā)達(dá)國家成熟，但已然具備了進(jìn)行地溫能開發(fā)的條件，在未來的研究中，地溫能開發(fā)利用的工程技術(shù)將進(jìn)一步完善，最終達(dá)到先進(jìn)水平。

四、 技術(shù)理論

對(duì)于地溫能開發(fā)利用技術(shù)的理論研究，不僅有中國工程院院士、中國能源研究會(huì)的專家、國務(wù)院的專家，還有地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的技術(shù)骨干，和各高校的學(xué)者教授。此次會(huì)議上，中國工程院院士武強(qiáng)對(duì)“淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)數(shù)值模擬與應(yīng)用”作了報(bào)告，主要介紹了地下能源采集子系統(tǒng)的采集方式、淺層地?zé)崮苜Y源的地質(zhì)調(diào)查和評(píng)價(jià)、數(shù)值模擬與評(píng)價(jià)平臺(tái)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬最良教授做了“關(guān)于熱泵發(fā)展過程的思考”的報(bào)告，主要提出熱泵技術(shù)在發(fā)展過程中出現(xiàn)了下滑的趨勢，并分析了導(dǎo)致熱泵發(fā)展下滑的因素。

總之，目前對(duì)地溫能的理論研究已激發(fā)了各學(xué)者、專家的熱情，積極的投身到地溫能研究的理論中，從地質(zhì)調(diào)查、地溫能的采集到換熱器的研究，地溫能開發(fā)利用的理論在逐步的完善。

五、 應(yīng)用前景

黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)理事長祁福利介紹了寒區(qū)地?zé)豳Y源潛力及其開發(fā)應(yīng)用前景，報(bào)告中介紹了寒區(qū)地溫能的主要特點(diǎn)，存在的問題，研究利用的方向。

中國地質(zhì)調(diào)查局淺層地溫能研究與推廣中心常務(wù)副主任李寧波介紹了淺層地溫能開發(fā)利用的現(xiàn)狀及高效利用的相關(guān)研究，特別對(duì)寒區(qū)淺層地溫能的利用進(jìn)行探討并為淺層地溫能的推動(dòng)提出建議。

總之，我國的淺層地溫能資源豐富，寒區(qū)的冬季供暖問題可依靠地溫能來取代傳統(tǒng)的燃煤供暖，對(duì)于改善我國的資源結(jié)構(gòu)和空氣質(zhì)量具有重要的意義，并且我們已經(jīng)掌握了地溫能開發(fā)利用的技術(shù)。因此寒區(qū)地溫能的開發(fā)利用勢在必行，且具有良好的發(fā)展前景，我們應(yīng)該加快寒區(qū)地溫能的開發(fā)，早日實(shí)現(xiàn)地溫能供暖、制冷。

六、 研究平臺(tái)

我國目前對(duì)于淺層地溫能的研究已經(jīng)加快步伐，成立了職能齊全的各研究平臺(tái)，下面對(duì)于各研究平臺(tái)作簡要的概述。

中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2016年8月11日正式成立。該產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成員涵蓋地源熱泵行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的研發(fā)、制造、銷售單位，系統(tǒng)集成單位，相關(guān)維護(hù)運(yùn)營等企業(yè)，同時(shí)也接納聘任國內(nèi)外地源熱泵行業(yè)內(nèi)有影響的專家、學(xué)者、個(gè)人會(huì)員。

黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)于2015年8月30日在哈爾濱成立，是國內(nèi)首個(gè)省級(jí)地溫能學(xué)會(huì)，該學(xué)會(huì)的成立旨在提高黑龍江寒區(qū)地溫能的應(yīng)用與技術(shù)水平，對(duì)寒區(qū)地溫能的發(fā)展具有重要意義。

黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)寒區(qū)水文地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)于2016年5月13日在黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院成立。該專業(yè)委員會(huì)是黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)下屬的學(xué)術(shù)性團(tuán)體，旨在推進(jìn)黑龍江省寒區(qū)地下水方面的研究與應(yīng)用，對(duì)寒區(qū)水文地質(zhì)的研究具有重大的推動(dòng)作用。

總之，目前地溫能研究平臺(tái)的建立已基本完善，不僅有中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，黑龍江省地溫能學(xué)會(huì)的成立，而且在高校、企業(yè)和雜志都設(shè)有地溫能的研究平臺(tái)，這將大大提高地溫能的開發(fā)利用的速度，對(duì)于地溫能的發(fā)展起到積極推進(jìn)的作用。

七、 研究展望

黑龍江省對(duì)于淺層地?zé)崮艿难芯磕壳罢幱谄鸩诫A段，但對(duì)于寒區(qū)地下水的研究早已成立了研究機(jī)構(gòu)，黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院，成立了寒區(qū)地下水研究所，并與俄羅斯合作，共同進(jìn)行地下水的研究，但目前仍處于理論研究狀態(tài)，仍需加強(qiáng)。黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院對(duì)于地下水的研究比較廣泛，不但與俄羅斯合作，還進(jìn)行了林甸溫泉地?zé)嵛菜幚眄?xiàng)目，地?zé)嵛菜堑責(zé)豳Y源的一部分，通過對(duì)地?zé)嵛菜幚淼难芯?，使得地?zé)嵛菜軌驖M足排放條件，這對(duì)于地?zé)豳Y源的利用也是必須的，在進(jìn)行地溫能的開發(fā)利用中，我們也需要考慮水污染問題。未來對(duì)于地溫能的研究還需更多的學(xué)者投入到其中來，相信未來寒區(qū)地溫能的發(fā)展將一片光明。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊靈艷，徐偉，朱清宇，肖龍.國際熱泵技術(shù)發(fā)展趨勢分析[J].暖通空調(diào).2012年第42卷第8期

[2]丁宏偉，魏莉莉，尹政，康亮，王海琦，賈志磊.淺層地溫能系統(tǒng)的國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].甘肅地質(zhì).2016第25卷第4期

[3]徐偉，張時(shí)聰.中國地源熱泵技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[Z].第三屆國際智能、綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)論文集-B綠色建筑與建筑節(jié)能.