淺析重慶市淺層地溫能開發(fā)利用影響條件

摘 要：重慶市位于中國內(nèi)地西南部、長江上游地區(qū)。氣候條件多樣，水資源豐富，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，淺層地溫能資源豐富。文章從淺層地溫能開發(fā)的形式、特點、利用現(xiàn)狀、存在的問題等入手，對全市淺層地溫能開發(fā)利用進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：重慶市；淺層地溫能；開發(fā)利用；影響

淺層地溫能的開發(fā)形式主要有地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水源熱泵系統(tǒng)和地表水源熱泵系統(tǒng)等，目前在重慶地區(qū)應(yīng)用較多的是地表水源熱泵技術(shù)和地埋管地源熱泵技術(shù)。由于本項目僅對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用潛力和資源進(jìn)行評價，因此本節(jié)只對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 淺層地溫能開發(fā)利用特點

地埋管地源熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土為熱源熱匯進(jìn)行供熱制冷的地源熱泵技術(shù)，以水或加入防凍劑的水為熱載體，使其在埋于巖土內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與巖土的熱交換。由于地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用具有典型的地域特征，該系統(tǒng)在重慶地區(qū)的應(yīng)用存在如下特點。

（1）重慶地處夏熱冬冷地區(qū)，夏季空調(diào)冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于冬季空調(diào)熱負(fù)荷，全年冷熱負(fù)荷不等，應(yīng)用地埋管地源熱泵系統(tǒng)存在地下?lián)Q熱不平衡問題。

（2）重慶地區(qū)淺層巖土以泥巖和砂巖為主，巖土導(dǎo)熱系數(shù)較北方平原地區(qū)高，但鉆孔施工難度大，地埋管系統(tǒng)造價偏高。

（3）重慶主城區(qū)地形以山地為主，可利用埋管面積較少，埋管布置相對緊湊，應(yīng)盡量考慮采用樁基埋管或螺旋埋管等節(jié)省占地面積的埋管形式。

（4）重慶淺層地下水以基巖裂隙水為主，地下水位不穩(wěn)定，隨季節(jié)變化較大，分布亦不均勻，容易造成不同位置埋管換熱能力存在偏差。

地埋管地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計和運行中，應(yīng)盡可能采取措施保持夏季向地下累計釋放的熱量和冬季從地下累計吸收的熱量相平衡，否則將會使巖土溫度發(fā)生變化，降低地埋管換熱器的換熱性能，甚至失效。

2 淺層地溫能開發(fā)利用現(xiàn)狀

2009年底，重慶市被我國財政部、住房部和城鄉(xiāng)建設(shè)部確定為“可再生能源建筑應(yīng)用全國示范城市”；2010年重慶巫溪和云陽縣分別成功申報國家“可再生能源建筑應(yīng)用示范縣”；2011年重慶兩江新區(qū)水土片區(qū)被財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部確定為“全國可再生能源建筑應(yīng)用集中連片示范區(qū)”；均獲得中央專項財政補助資金，用于支持重慶地區(qū)可再生能源的開發(fā)利用，其中包含以地埋管地源熱泵和地表水源熱泵技術(shù)為主的淺層地溫能資源開發(fā)利用方式。

由于重慶地區(qū)地表水資源非常豐富，而地下水資源相對稀缺，地表水利用是重慶地區(qū)一大優(yōu)勢，因此在淺層地溫能的開發(fā)利用中，地表水源熱泵項目應(yīng)用較多，地埋管地源熱泵項目應(yīng)用較少，而地下水源熱泵系統(tǒng)則沒有應(yīng)用案例。到2014年底，重慶市淺層地溫開發(fā)利用項目40余個，應(yīng)用面積515萬m2，其中城市示范項目36個，約407萬m2，示范項目中地表水項目22個，面積約355萬m2；地埋管項目14個，面積約50萬m2；污水源2個約2萬m2。其中最引人注目的項目是江北城CBD區(qū)域的江水源熱泵系統(tǒng)，該建筑示范面積最終將超過300萬m2，現(xiàn)已建成約150萬m2。

3 淺層地溫能開發(fā)利用存在問題

（1）重慶屬于基巖山區(qū)，夏熱冬冷，與北方平原地區(qū)有較大差異，淺層地溫能開發(fā)利用不完全一樣，且重慶地區(qū)相關(guān)規(guī)程規(guī)范有待出臺，如部標(biāo)中的適宜性分區(qū)、地下水方式等，不適合重慶地區(qū)。國內(nèi)的一些北方平原城市（北京、天津）已經(jīng)完成了當(dāng)?shù)販\層地溫能開發(fā)利用的綜合規(guī)劃研究，但是北方平原地區(qū)的淺層地表地質(zhì)構(gòu)造以第四系為主，而重慶地區(qū)第四系厚度幾乎可以忽略，如果照搬，則可能會造成淺層地溫能開發(fā)應(yīng)用不當(dāng)。

（2）國內(nèi)一些城市（北京、天津）均已完成了地源熱泵系統(tǒng)及淺層地溫能應(yīng)用的統(tǒng)一研究、規(guī)劃及預(yù)測工作，但重慶還未完成以上工作，進(jìn)度較緩慢。而以上工作對于重慶市推廣利用地源熱泵系統(tǒng)積極開發(fā)淺層地溫能資源的開發(fā)利用是非常迫切的。

（3）重慶地區(qū)淺層地溫能開發(fā)利用的方式仍以地表水源熱泵系統(tǒng)為主，地埋管地源熱泵技術(shù)應(yīng)用較少，地下水源熱泵技術(shù)基本沒有得到應(yīng)用。究其原因，主要是因為重慶坐擁兩江，地表水資源豐富，采用地表水源熱泵技術(shù)有著得天獨厚的地理條件；而重慶地區(qū)巖土層以泥巖和砂巖為主，造成鉆孔施工困難，成本較高，使地埋管地源熱泵技術(shù)的推廣受到一定的限制；另外重慶地區(qū)地下水資源較為匱乏，地下水位分布不均勻，限制了地下水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用。

（4）淺層地溫能開發(fā)利用技術(shù)屬于新型節(jié)能技術(shù)，由于在重慶市仍處于示范和推廣階段，有關(guān)部門重視程度不一，普通大眾也不熟知，人們的節(jié)能與環(huán)保意識比較薄弱，公眾對技術(shù)的采用往往關(guān)注其初投資的高低，而不能從技術(shù)的全壽命周期來權(quán)衡。因此，地源熱泵技術(shù)的推廣和實施仍不能實現(xiàn)市場化運作，而是更多的依賴政策鼓勵和經(jīng)濟補償，這只能在一定程度上促進(jìn)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，而要實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用則要對其進(jìn)行市場化運作。

（5）在對已投入運行的淺層地溫能開發(fā)利用項目進(jìn)行調(diào)研時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)管理人員存在專業(yè)水平偏低、節(jié)能意識較差的現(xiàn)象，系統(tǒng)管理人員往往只對系統(tǒng)進(jìn)行簡單的操作和維護(hù)，很少主動的去根據(jù)室外溫度或房間負(fù)荷對系統(tǒng)的運行進(jìn)行調(diào)節(jié)；雖然多數(shù)系統(tǒng)安設(shè)了監(jiān)測系統(tǒng)，但由于施工不嚴(yán)謹(jǐn)和管理不善，導(dǎo)致多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)顯示有誤，使業(yè)主或管理人員誤以為系統(tǒng)處于高能效節(jié)能運行，并未對系統(tǒng)做進(jìn)一步調(diào)節(jié)或節(jié)能改造；有的項目雖然設(shè)計之初設(shè)置了完善的監(jiān)測系統(tǒng)，但是由于維護(hù)管理不善，造成監(jiān)測系統(tǒng)廢置。管理人員應(yīng)強化系統(tǒng)的監(jiān)測管理、定期對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行校對，以提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

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作者簡介：朱世保（1986-），男，重慶奉節(jié)人，本科，主要從事淺層地溫能開發(fā)利用研究工作。