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浅析地热供暖项目的应用与发展 孙云飚 摘要：目前，在各国能源利用方面，能源结构正在发生调整，非化石能源的比例将会越来越大，主要体现在风能、水能、太阳能、核能和地热能等开发和利用，这些新能源开发与利用技术日渐成熟，为新能源的利用和推广奠定了很好的基础。其中，地热是清洁环保的新型可再生能源，资源储量大、分布广，发展前景广阔，市场潜力巨大。本文就针对地热供暖项目的相关问题进行简单的探讨。 关键词：地热供暖热泵开发利用收益 科学技术发展日新月异，为新能源的开发利用奠定了一定的基础。风能、水能、太阳能、核能各种新能源逐步从默默无闻的后台，开始走到舞台的聚光灯下，成为各国研究和利用的焦点。作为名不见经传的地热能，开始逐步走进我们的生活，地热发电、地热供暖、地热水养殖等各个方面为我们的生产和生活提供了便利。随着热泵技术和相关材料的大量应用，加上国家政策的有效引导，浅层地温热泵供暖得以快速发展，但深层地热供暖的应用尚未引起足够的重视。本文主要从地热供暖方面，尤其是深层地热能供暖的利用方面进行浅析和阐述。 一、地热能概述 地热能是一种利用当前技术和经济条件，能够从地壳内开发出来的天然热能。这种能量地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度透过地下水的流动和熔岩涌至离地面15km的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。在我国版图上，有环太平洋和喜马拉雅-地中海两条地热带经过，根据不同地质条件，一般来讲，对于浅层类经济型地热资源，尤其是地下200m左右的地热资源的利用，主要应用在水地源热泵技术方面，对于深层的亚经济型地热资源主要应用在发电、供暖、温泉、热带植物和水产养殖等方面。 二、地热供暖的工艺原理 对于浅层地温采暖技术，主要用到的是热泵技术，其采暖与制冷的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，按照逆循环工作，即通过输入少量的高品位能源（如电能），从大地这个地源能中获得更多的能源。在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖，同时存储冷量，以备夏用；夏季通过热泵对室内进行降温，同时把室内的热量释放到地下，进行热量存储，以备冬用。大地在整个循环中作为蓄能介质，由热泵进行能量的循环提取与释放，完成采暖与制冷工作。 由于深层地热资源品位较高，可以经简单处理后，直接进行供暖应用。若能采用梯级利用、多技术组合应用的话，供暖的效率会大大提高。比如从地热井中提取98的地热水进行供暖，如正常直接利用供暖，最后回灌水的温度可能为40左右，热能并没有完全利用。但如果经过散热器采暖、地板采暖、烘干、热泵提取余热供暖等一系列应用后，最后以10左右尾水回灌到地下，那么实际使用到的温度差为88，热能的利用效率是非常可观的。 地热井供暖工艺示意见图1。 三、某地热供暖项目的投资估算 1、项目大致介绍 拟建设项目位于北京市地热田的核心区。该地热田是北京市规划的十大地热田之一，同时也是北京市唯一的中温地热田（90T150），地热流体最低温度大于100，最高温度超过130，地热资源储量巨大。 地热供暖需具备3个条件，分别为热源、需求和工程建设。 热源：目前已钻探出3眼地热井，出水温度都在100以上。 按100万m2供热考虑，只需再打3眼回灌井。 需求：未来5年仅该热田区域建筑供热一项需求就高达1500万m2，距离地热田核心区10km范围内的区域，未来5年供热需求接近5000万m2；此外还有强劲的制冷、蒸汽、工业烘干等供应需求。本拟建项目首期工程供暖需求约为100万m2，规划仅开发供暖用途。 工程建设：热田毗邻城镇建设核心区，地热资源主要分布于建设用地、绿化用地和一般农田中，具备地热井集中钻凿、地热水输送管网集中建设等条件。本工程主要建设内容包括地热井工程、地热水输送工程、集中热力站工程、供暖水输送工程等内容。 2、项目投资大致估算 首期工程供暖面积为100万m2，项目总投资1.52亿元，其中工程建设费用1.34亿元，工程建设其他费用1075万元，预备费672万元，具体投资估算情况见表1。 3、投资收益分析 本项目主要收益为市发改委财政补助收益和供暖运行收益等。市财政补助收益根据关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见规定，“新建深层地热供暖项目，对热源和一次管网给予50%的资金支持”。本项目按总投资1.5亿元测算，通过市发改委财政补助一次性收益7500万元。供暖运行收益参考北京市热力集团的供热价格，居民类按24元/m2.采暖季收取，非居民类由33元/m2.采暖季收取，考虑到本项目使用清洁能源，居民类按20元/m2.采暖季测算，非居民类按30元/m2.采暖季进行测算，如果按照85%的收取率测算，通过供暖运行年收益为1135万元。 具体收益分析结果见表2。 通过上述分析可知，本项目在获取北京市发改委地热开发利用资金支持的前提下，静态投资回收期为6.6年。如考虑建设期贷款利息、利税上缴、动态投资等因素，预计8年左右收回投资应该可行，项目投资收益率较高。在开发后续供冷、供蒸汽、温泉等用途后，项目建设成本会继续摊薄，能更加彰显项目的投资收益效果。 4、综合效益分析 经济效益：根据上述估算分析，项目经济效益较高。 社会效益：本项目建成后将成为全国首个地热资源整装勘查与综合开发项目，北京市首个中温地热资源综合开发项目，项目建设能够为建设单位带来巨大的社会效益。 环保效益：本项目节能减排效果明显，经估算仅供暖用途一项便可实现年减少耗煤量14450吨，减少向大气排放二氧化碳3.78万吨、氮和硫化合物231吨。若按每吨标煤900元计算，可直接节约费用1300万元。 四、地热供暖的优势及制约因素 1、地热供暖的优势： 地热能作为一种可再生能源，用来供暖，清洁环保，效能比优势明显；随着技术与市场的进一步成熟和完善，材料、设备等成本将会进一步降低，地热供暖规模和效率将会进一步提高；供热计量收费制度的推行，为供暖费收取和投资回收创造了一定的条件；各国政府都在研究如何提高地热能在能源结构中的比例，并陆续在出台政策和投入大量的研发资金。 2、目前地热供暖的制约因素： 浅层低温热泵供暖在北方大部分地域可以大范围应用。对于深层地热供暖，必须在地热资源相对较好的地热带或地热田上进行开发利用，才能更加凸显其优势；国家的政策扶持力度总体上是在逐步加大，各项实施意见陆续出台，各项细则也需要随之出台并落实，具体操作细节也需要尽快完善；地热井的回灌技术对于地热供暖的整体效果，起到十分重要的作用，为保证地热能的循环使用，保护环境，我们还需要根据不同的地质条件，对回灌技术和质量不断进行论证和实施。 结论 地热作为一种可再生的清洁能源，利用其热能进行供暖的比重将会逐年提高。虽然在应用上仍有许多待解决的问题，但若能对地热供暖做到整体规划、合理开发、梯级利用和监督执行，在能效交易、合同能源管理等节能创新机制的基础上，再和其他节能环保技术，如太阳能光热利用技术、热泵技术、建筑节能技术等有效结合，就能更大限度发挥地热能供暖的优势，更好地为我们的生产和生活服务。在能源日益紧张的今天，对缓解能源压力和应对环境污染治理方面，也将发挥越来越重要的作用。 参考文献： 1中国共产党十八次全国代表大会报告. 2中华人民共和国可再生能源法. 3可再生能源发展“十二五”规划. 4关于促进地热能开发利用的指导意见. 5关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见. 6张永胜.世界能源