探讨地热供暖技术应用

探讨地热供暖技术应用

宁鑫

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摘要：冬季我国北方地区较为寒冷，需要进行室内供暖。由于传统的供暖方式存在能源消耗大与环境污染问题，所以需要对其进行更新和优化。地热能供暖技术的出现，有效解决了传统供暖中存在的一系列问题，得到了较为广泛的应用。我国地热能资源十分丰富，所以研究和开发地热供暖技术有利于缓解能源危机，从而起到保护生态环境的作用。

关键词：地热能；供暖技术；应用

引言：面对资源匮乏及环境污染问题，对当前供暖方式的优化显得十分关键。地热能作为一项清洁能源，将其应用于供暖工程中，具有重要的现实意义和价值，所以相关部门和企业需要引起足够的重视，有效提升我国的供暖效率和质量。

1.我国地热供暖技术的应用

地热供暖技术涉及内容较多，常见的包括以下几种：水热型地热供暖、地源热泵供暖及干热岩供暖等。

1.1水热型地热供暖技术的应用

水热型地热供暖的主要热源是地下水。水热型地热供暖技术，即通过开挖地下井，获取地下水资源，将地下水资源中的热量进行转换，传递到供热管道中，提供给各个用户使用。随着科学技术的不断发展，该技术逐渐朝着大规模、高效率方向发展，并且成为当前我国新能源供暖的重要技术手段。当前，我国对于水热型地热供暖技术的应用已经达到了世界前列，地热能的利用位居世界首位。但在该类技术的研发中，由于我国相关设备工艺落后，缺乏先进高端的综合型人才，所以对比于其他发达国家还有一定的差距。尽管如此，目前我国水热型地热供暖技术装置和设备也已经逐渐实现了自动化和信息化，这将推动我国地热开发技术朝着更加先进的方向发展。

1.2地源热泵供暖技术的应用

地源热泵供暖技术中的地热能主要来源于浅地层。对于该类浅地层能源的开发和应用，不仅可以实现对冬季的供热，同时，还可以在夏天提供制冷效果。地源热泵供暖技术最早诞生于20世纪40年代，是由美国研究人员开发出来的，由于当时的技术和条件限制，所以该技术并没有得到广泛的应用和推广。随着科学技术的不断发展，加之能源匮乏问题的日益严峻，地源热泵供暖技术得到了进一步发展和进步。目前我国地热泵系统量高达5000多个，对该技术的开发面积超过2×108m2，其中大部分集中在我国北方地区（东北及华北），被广泛应用于冬季供暖工作中。随着社会的不断发展，我国对于地源热泵供暖技术加大了开发和研究力度，很多的信息化技术应运而生，但是这些技术大部分都是商业性的探索，不具备系统化的技术标准，所以实际应用效果并不显著。

2.我国地热供暖技术未来发展研究

2.1水热型地热供暖技术的发展趋势

我国水热型地暖能源的含量相对丰富，尤其是中低温水热型地热能源的含量极多。依照有关的统计数据，在沉积盆地中含有大量的水热型地热资源，而我国的沉积盆地面积高达4.2×104km2，约占总国土面积的40％，在各个省内均有分布，所以水热型地热资源的开发具有非常大的潜力。然而在进行水热型地热资源开发时，经常出现砂岩回灌堵塞的技术难题，这也是制约我国水热型地热资源进一步开发的关键所在，是今后该技术研发的重点。

2.2地源热泵供暖技术的发展趋势

地源热泵供暖技术可以将较低的能源转换为高效的热量，这非常符合节能环保的发展理念，有助于缓解我国目前能源匮乏的局面，所以对于该技术的研发应给予高度重视。地源热泵供暖技术的发展主要表现在以下几个方面：1）对城市地区的供暖，当前主要采取集中供暖的方式。由于集中供暖主要是通过中小型锅炉实现的，所以实际的供暖中往往面临大量的能源消耗和环境污染，不符合绿色发展理念。而地源热泵供暖技术的应用可以有效解决这些问题，所以未来需要用该技术代替传统的锅炉集中供暖。2）我国北方地区，由于冬季气温较低，所以对于供热方式的开发更加关键。在北方地区，通常存在很多干枯的地热井，对此加以利用和开发，将有效降低能源的消耗。3）地源热泵供暖技术的应用将朝着节能、环保及高效的方向发展，同时，结合信息化技术，提升信息化和自动化水平，以提高供暖的效率和质量。

2.3利用地源热泵供暖的优势和问题

我国利用地源热泵供暖的优点主要体现在以下几个方面：①绿色环保。平均每推广1000万m2的地源热泵技术及其系统，可以节省56万t标准煤，对治污降霾有重要影响。②运行、维护费用低。运营费用只有集中供暖的一半。一机两用。利用地源热泵技术在冬天可以制热，还可以提供生活热水，夏天可以制冷。④安全可靠。地下部分使用寿命在50年以上，地上部分在３０年以上。我国利用地源热泵供暖的缺点体现在以下几个方面：①施工空间大。换热孔施工需要较大的空间，在我国建筑密度高的区域无法大面积实施。②初始投资高。地下钻孔埋管和打井都需要较大的工程建设费。③单孔出热量小。地源热泵由浅层土壤热源吸热，单孔出热量小。以西安为例，供暖面积5000m2的小区需打10多口200m深的换热孔[1]。

3.我国利用干热岩供暖的展望及思考

3.1

干热岩发展历史和应用潜力

干热岩也称增强型地热系统，或称工程型地热系统，是指地层深处（埋深超过2000m）普遍存在的没有水或蒸汽的、致密不渗透的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩体。干热岩本身具有很高的温度，呈干热状态，一般干热岩上覆盖有沉积岩或土等隔热层，温度在150～650℃，可以作为热能资源加以利用。干热岩的开发利用始于美国，1990年美国就开始工业尺度方面的干热岩地热能源的开发利用研究。日本紧随美国之后，系统的研究干热岩发电技术，并在1995年进行了一个月的水循环测试，但是截至目前对干热岩的都是在发电层面，利用干热岩进行供暖还没有研究。

3.2利用干热岩供暖存在的问题

首先，干热岩开发的选址问题。干热岩选址问题仍然是研究的一个前沿性课题。就我国目前情况来看，利用干热岩进行供暖的实验区可以选择板块构造带或者构造活动带。例如，滇藏、东南沿海、京津冀、环渤海等地区分布有范围较大的火山岩体，具备干热岩地热资源形成的区域构造条件。或者选择一些沉积盆地。另外，利用干热岩供暖的技术问题[2]。现有的干热岩开发模式都是通过在地下岩层中进行射孔、爆炸、压裂、酸化等人工形成一个可以进行热交换的场所（称之为“人工热储”），通过井循环将热量带出来。但是开发干热岩进行供暖，用现有的开发模式成本较高，技术过于复杂不利于大范围推广，并且有可能会引发地震等地质问题

3.3利用干热岩供暖前景分析

相关学者等通过评估，中国大陆（3～10ｋｍ深度）中干热岩地热资源为21.0×106ＥＪ，折合标煤7为15万亿ｔ。其可开采量（2％）是传统水热型地热资源量的168倍.干热岩是潜力巨大的本土化资源，理论上只要深度达到处处都有干热岩，不像现在开发的地热流体资源那样受地域限制。只要技术能够达到要求，就可以在全国大范围推广.我国目前油气资源已经进入快速减产期，庞大的油田队伍面临生产转型危机，发展干热岩既能解决能源短缺问题，又能够促进经济稳定发展。

结论

简而言之，在诸多清洁能源中，地热能占据重要的地位，如何有效应用地热供暖技术，成为当前相关人员需要重点研究的内容。鉴于此，文章重点对地热供暖技术的应用和未来发展进行了研究与分析，以供同行参考和借鉴[3]。

参考文献

[1]王培浩，田鹏.低入住率地热供暖投资运营策略及经济性分析[J].当代石油石化，2018，26（8）：39-42.