地熱能在建筑生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)中的應用

【摘?要】近年來，我國堅持貫徹和落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，黨中央積極提倡應用清潔型能源。地熱能作為清潔型能源中的重要組成部分，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛應用到建筑領域中，在一定程度上解決了傳統(tǒng)煤炭起源造成的環(huán)境污染問題。然而，新能源屬于時代創(chuàng)新產(chǎn)物，在實際應用過程中或多或少存在風險隱患，并且對技術要求相對較高。因此，想要提高建筑工程施工質(zhì)量，就要全面了解地熱能的可利用性和應用形式，從而充分發(fā)揮地熱能的社會效益和生態(tài)效益。

【關鍵詞】地熱能;建筑工程;生態(tài)節(jié)能系統(tǒng);應用

引言：

隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?jīng)濟生產(chǎn)對能源的需求量逐漸增加，不僅為能源合理分配、高效利用帶來了巨大挑戰(zhàn)，還為生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展造成嚴重威脅。這也在一定程度上突出了節(jié)能環(huán)保的重要性。建筑行業(yè)作為我國支柱型產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段仍然存在耗能較高問題，加上近年來我國城市化進程不斷深入，建筑工程建設規(guī)模逐漸擴大，建筑行業(yè)對能源的需求量與日俱增，如果不盡快采取措施解決能源消耗問題，勢必會造成我國能源短缺[1]。因此，在新形勢背景下，研究和使用新能源，已經(jīng)成為建筑行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的當務之急。地熱能作為一種新能源，當前已經(jīng)廣泛應用到建筑領域，并取得了初步成果，不僅有效提高了工程質(zhì)量，還對改善生態(tài)環(huán)境帶來了積極影響。

一、我國能源狀況及建筑行業(yè)能源消耗情況

（一）我國能源狀況

我國雖然地大物博、幅員遼闊、資源豐富，但是資源分布較為分散，人均擁有量過低，加上社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，各行各業(yè)對能源的需求量不斷增加，導致我國一度面臨能源緊缺的現(xiàn)狀。長久以來，煤炭資源一直是我國社會經(jīng)濟生產(chǎn)的主導材料，在總能源消耗中占有較大比例。另外，這種能源雖然消耗較大，但是效率較低，并且會對環(huán)境造成嚴重污染。結合我國能源儲藏、分布以及運輸情況來看基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是各地區(qū)受經(jīng)濟發(fā)展差異影響，導致部分地區(qū)存在嚴重的能源短缺現(xiàn)象[2]。例如：東南沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較高，所以對能源需求量較大，這也使得該地區(qū)能源儲備嚴重不足。而西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對落后，能源需求量較小，能源儲備較為充足。在這一發(fā)展背景下，國家為了各地區(qū)均衡發(fā)展，提出開發(fā)大西北資源策略。但是與發(fā)達國家相比，我國能源利用率仍然較為落后，僅為33%左右，而發(fā)達國家資源利用率能夠達到43%。

（二）建筑行業(yè)能源消耗情況

建筑行業(yè)是我國支柱型產(chǎn)業(yè)，在促進國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，提高社會群眾生活水平方面發(fā)揮重要作用。近年來，隨著城市化進程不斷深入，建筑行業(yè)迎來了發(fā)展高峰期，作為能源消耗大戶，其能源需求量也在不斷上升，甚至達到了社會能源總消耗的32%左右。結合國家經(jīng)濟發(fā)展趨勢進行分析，建筑行業(yè)未來仍然會處于穩(wěn)步發(fā)展狀態(tài)，其能源消耗也會不斷增加，如果沒有及時采取措施解決建筑資源消耗問題，將會為生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟造成巨大負面影響。

二、地熱能的可利用性

上文提到，我國幅員遼闊、地大物博，資源豐富，其中地下熱能資源儲備另能夠替代8532*109噸的標準煤炭資源，能夠直接開發(fā)和利用的地熱能能夠替代256*1010噸標準煤炭資源。另外，現(xiàn)階段我國已經(jīng)構成一定規(guī)模的地熱井高達數(shù)千眼，平均出口溫度為54℃，在開采和利用方面十分便利。然而，雖然我國地熱資源較為豐富，但是相對于發(fā)達國家而言在開發(fā)和利用方面起步較晚，一直到20世紀70年代左右才展開大規(guī)模勘察和開發(fā)。眾所周知，我國北方地區(qū)空氣質(zhì)量相對較差，Pm2.5合格率較低，引起了政府及相關部門的高度重視，因此，建筑企業(yè)應積極使用地熱能，從而在提高建筑施工質(zhì)量的同時促進生態(tài)環(huán)境持續(xù)發(fā)展。

三、地熱能在建筑生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)中的具體應用

（一）利用地源熱泵系統(tǒng)開采地熱

開采地熱能的方式有很多種，其中利用地源熱泵系統(tǒng)開采方式最為常見。這種方式不僅操作簡便、實用性強，而且能夠利用設備處理地熱和氣溫間的不同數(shù)值，簡單來說就是能夠滿足冷熱變換處理需求。在建筑生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)中應用這種地熱能開采方式，可以將地下水加熱，并送往建筑工程室內(nèi)，以此來達到取暖效果，同時也可以將地下水制冷送往室內(nèi)，從而達到制冷效果。結合以往施工經(jīng)驗以及相關資料分析可以確定，一般在地下30-100m范圍內(nèi)的水資源，溫度通常在15℃左右，并且我國大部分地區(qū)冬夏溫度較為恒定，所以通過地源熱泵系統(tǒng)地熱能，并對其進行加熱和降溫處理，能夠充分滿足建筑工程制冷和供暖需求。現(xiàn)如今，在科學技術推動下，地源熱泵系統(tǒng)也得到了進一步優(yōu)化和完善，其工作原理大致有兩種，第一種為開式地緣熱泵系統(tǒng)。第二種為地源耦合熱泵系統(tǒng)，后者較為適合我國地熱資源特點，也是目前建筑工程中應用較為廣泛的一種形式[3]。這種系統(tǒng)主要由控制其、熱交換器、水循環(huán)系統(tǒng)以及主機組組成，其應用優(yōu)勢在于不會污染地下水，不會影響地質(zhì)結構，不會降低地下水位，并且其消耗僅占常規(guī)系統(tǒng)的30%左右，所以在建筑節(jié)能系統(tǒng)中值得被大力推廣和廣泛應用。

（二）地熱水應用到低溫地板輻射采暖中

低溫地板采暖技術是新時期背景下建筑供暖工程中的一種新型采暖方式，具有舒適、節(jié)能、環(huán)保、衛(wèi)生等多種優(yōu)勢，并且能夠節(jié)約建筑空間面積，提高室內(nèi)美觀性?，F(xiàn)如今被廣泛應用到住宅及其他公共建筑中，這種供暖方式滿足人體熱量需求規(guī)律，是一種從腳步到頭部逐漸降溫的供暖模式，能夠充分滿足人體舒適需求。結合相關測試驗證分析，采用低溫地板輻射采暖方式，溫度在16℃時，其帶給人體的感覺與普通散熱器18℃時的感覺一樣。而降低2℃，室內(nèi)計算熱負荷也會隨之降低，所以這種采暖方式在促進建筑工程節(jié)能改革方面發(fā)揮重要作用，在建筑供暖工程中采用低溫地板輻射采暖方式，大多需要利用交聯(lián)聚乙烯管沿著地面全部鋪設，這種材料穩(wěn)定性較高，并且具有較高的抗腐蝕效果，同時易彎曲，有利于為建筑施工提供便利。通常情況下，如果熱度小于70℃，其使用壽命能夠達到50年甚至更長時間。結合以往施工經(jīng)驗總結分析，通常水文在60℃左右最為適宜。如此，我國大多地熱資源都可以直接應用到低溫地板輻射采暖中。不僅能夠節(jié)約鍋爐等熱源設備，還可以降低運行費用，有效提高建筑企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

（三）地熱水應用到溫泉療養(yǎng)中

地熱水中含有大量稀有礦物質(zhì)，有益于人體健康，可以作為較好的溫泉療養(yǎng)水。并且地熱水含鹽量較高，能夠起到殺菌作用，在建筑工程施工中，將地熱水進行簡單處理，可以很好的應用到西域、保健等方面，有利于滿足家庭健康需求，提高社會效益[4]。另外，部分地下水中含有超標的鐵離子和硫離子，如果長期暴露在空氣中會產(chǎn)生難聞一味，并且用于洗衣或洗刷器皿會導致物體變黃。針對這一問問題，需要在系統(tǒng)中加入地熱水除鐵設備，有效去除地熱水中的鐵離子。

結束語：

綜上所述，地熱作為一種清潔型能源，已經(jīng)被廣泛應用到建筑行業(yè)中，不僅有效提高了建筑工程施工質(zhì)量，充分滿足社會群眾生活需求，還能夠改善生態(tài)環(huán)境，緩解能源緊缺現(xiàn)狀，有利于促進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]王成福. 我國地熱能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展模式研究[J].中國地質(zhì)大學（北京），2020，12（24）：132-133

[2]吉建國，吉徑瑤，丁懷青.地熱能在建筑生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)技術與職業(yè)教育，2019，17（04）：4-6.

[3]孫博.建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源利用[J].科技創(chuàng)新導報，2019，16（26）：152-153.

[4]曾夙.建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源利用[J].山海經(jīng)，2019，21（15）：113.

作者簡介：

陳浩，1987年5月出生，男，漢族，山東棗莊人，本科，工程師，研究方向：機電安裝。

（作者單位：山東德和地熱開發(fā)有限公司）