淺層地溫能開發利用
⑴ 北京地區淺層地溫能資源開發利用
北京作為國際性的大都市對清潔、環保的淺層地溫能資源有著極高的內在需求。1997年，淺層地溫能資源開發利用技術——地下水地源熱泵技術和地埋管地源熱泵技術開始傳入我國，北京地區眾多的科研機構、勘察設計單位、民營企業紛紛看好淺層地溫能資源開發利用前景，大力引進、消化與吸收淺層地溫能資源開發利用核心技術。經過多年科研積累和工程實踐，北京地區淺層地溫能資源開發利用與研究已走在了全國的前列。
1.項目類別、數量、服務面積
據不完全調查，截止到2007年9月底北京地區淺層地溫能資源開發利用項目數量已達到479個，服務面積已達10527069.89m2，其中地下水地源熱泵項目415項，服務面積8522384.89m2，占總服務面積81%；地埋管地源熱泵項目64項，服務面積2004685m2，占總服務面積19%，見圖3-17。項目數量、類別、服務面積逐年統計表見表3-6。
表3-6北京地區淺層地溫能資源開發利用工程項目數量、服務面積逐年統計表
圖3-17地下水式地源熱泵和地埋管式地源熱泵服務面積百分比圖
北京地區第一個投入商業運行的淺層地溫能資源開發利用工程項目於2000年建成（空軍豐台招待所地下水熱泵系統工程），經過7年的發展，項目數量和服務面積均大幅度增加，年均增幅達到150%。
地下水地源熱泵項目規模單個最大的項目是位於豐台區的大紅門服裝商貿城，經過三期開發項目服務面積達到31×104m2，加上附近的京華飯店和福海住宅小區，項目總規模達到41.5×104m2。地埋管地源熱泵服務面積較大項目有位於順義區後沙峪的北京力邁學校，服務面積23.8×104m2和當代萬國城，服務面積22×104m2；用友軟體園項目，服務面積18×104m2等。
在地下水地源熱泵中，單井抽灌項目共133個，服務面積佔29.44%，異井抽灌項目272個，服務佔70.56%，見圖3-18。
圖3-18地下水地源熱泵單井抽灌和異井抽灌百分比圖
2.項目分布、密度、規模
淺層地溫能開發利用工程項目在北京地區18區（縣）均有分布，但地下水和地埋管分布特徵各有不同，見圖3-19和圖3-20。
圖3-19北京各區（縣）地下水式地源熱泵項目服務面積分布圖
從圖中可以看出，地下水式地源熱泵項目主要分布在海淀、豐台、朝陽三區，占服務面積總數的54.7%，其中在海淀區萬柳、中關村地區和杏石口地區項目密度最大，達到5個/km2；在豐台區大紅門、右安門、豐台體育中心附近項目密度也較大；城近郊八區占服務面積總數的63.7%；而地埋管式主要分布在順義、昌平、海淀三區，占服務面積總數的59.3%，以海澱山後上地、永豐一帶和順義北七家、後沙峪一帶項目密度較大，城近郊八區占服務面積總數的34.9%。
圖3-20北京各區（縣）地埋管式地源熱泵項目服務面積分布圖
項目規模以（1～3）×104m2的中小建築為主，地下水地源熱泵項目規模單個最大的項目是位於豐台區的大紅門服裝商貿城，經過三期開發項目服務面積達到31×104m2，加上附近的京華飯店和福海住宅小區，項目總規模達到41.5×104m2。地埋管式地源熱泵項目單個最大的項目是位於順義區後沙峪的北京力邁學校，服務面積23.8×104m2和當代萬國城，服務面積22×104m2；用友軟體園項目，服務面積18×104m2。
3.項目建築類型、功能
淺層地溫能開發利用工程適用范圍較廣，建築類型既包括辦公樓、住宅、學校、醫院、賓館、別墅等普通建築物，又包括游泳館、景觀水池、高檔公寓和溫室大棚等非普通建築物，見圖3-21。在圖中可以看出，辦公樓（37%）、住宅（22%）、學校（13%）、商場（9%）、賓館（10%）、醫院等為淺層地溫能資源開發利用工程的主要使用方。從統計結果中可以看出，淺層地溫能開發利用工程服務建築類型與常用供暖、製冷系統是相同的，這是因為淺層地溫能開發利用工程末端形式可以是暖氣片、風機盤管、地板采板、全空氣系統等多種形式，這與常用中央空調系統一致。
淺層地溫能開發利用工程服務功能以冬季供暖和夏季製冷為主，兼顧提供生活熱水，少量項目有加熱游泳池（解放軍總參謀部管理局游泳館，北京人民警察學院）、加熱景觀水池（國家大劇院）和溫室大棚（北方苗木基地供暖系統改造工程）等功能。
4.淺層地溫能資源開發利用工程資料庫和分布圖
北京地區淺層地溫能資源開發利用工程調查結束後，為方便政府部門、科研單位等使用，由北京市地質礦產勘查開發局建立了北京地區淺層地溫資源開發利用工程資料庫，實現了按項目編號，所在行政區域，工程名稱，工程地點，主要建築類型，空調面積，是否供應生活熱水，是否改建，單井抽灌或異井抽灌，抽灌井數量，地埋管孔數量、深度，建成時間，聯系人、聯系電話，圖號、GPS坐標等進行查詢、分類和排比。
圖3-21服務建築類型百分比圖
圖3-22北京地區淺層地溫能資源開發利用工程資料庫
如要查找2007年，海淀區，學校，地下水地源熱泵項目，只需打開地下水地源熱泵項目統計表，在行政區欄內選擇海淀區，在建成時間欄內選擇2007年，在建築類型中選擇學校，資料庫即顯示出結果，包括工程名稱、地點、服務面積、抽灌井數量、出水量、聯系人、聯系方式、所處沖洪積扇類型、圖號、坐標等多項信息，見圖3-22、圖3-23。
圖3-23北京地區淺層地溫能資源開發利用工程分布示意圖
⑵ 淺層地熱能開發利用現狀、發展趨勢與對策
陶慶法 胡傑
（國土資源部地質環境司）
1 概述
地球的內部是一個巨大的熱源庫，蘊藏著無比巨大的熱能。淺層地熱能是地球熱能的重要組成部分，通常是指位於地球表層變溫層之下，蘊藏在地殼淺部岩（土）體中的低溫地熱資源，其熱能主要來自地球深部的熱傳導。淺層地熱能的溫度略高於當地平均氣溫3～5℃，溫度比較穩定，分布廣泛，開發利用方便。具有十分廣闊的開發利用前景。淺層地熱能的利用，主要是通過熱泵技術的熱交換方式，將賦存於地層中的低位熱源轉化為可以利用的高位熱源，既可以供熱，又可以製冷。目前淺層地熱能的可經濟開采利用的深度一般小於200m。
熱泵技術的不斷完善與廣泛應用，為淺層地熱能的開發利用提供了條件。用於淺層地熱能開發利用的熱泵系統，統稱為「地源熱泵系統」，它是以岩土體、地下水（或地表水）為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統、建築物內系統組成的供熱空調系統，是一種節能環保的空調系統。根據地熱能交換形式的不同，地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統和地表水地源熱泵系統。
地源熱泵技術是一種利用淺層地熱能的既可以取熱供暖又可以取冷製冷的高效節能的空調技術。其工作原理是利用地下常溫土壤或地下水溫度相對穩定的特性，通過輸入少量的高品位電能，運用埋藏於建築物周圍的管路系統或地下水與建築物內部進行熱交換，實現低品位熱能向高品位轉移的冷暖兩用空調系統。它由水循環系統、熱交換器、地源熱泵機組和控制系統組成。冬季代替鍋爐從土壤中取熱，以30～40℃左右熱風向建築物供暖，夏季代替普通空調向土壤排熱，以10～17℃左右冷風給建築物製冷。同時，還能供應生活用熱水。
國內外大量實例表明，採用地源熱泵系統開發利用淺層地熱能對建築物進行供暖空調，具有取用方便、無污染、運行費用低等特點。淺層地熱能是理想的「綠色環保能源」，熱泵技術是「綠色環保技術」，其主要特點是：
（1）資源可持續利用。淺部地熱能儲層像一個巨大的熱能調蓄器，利用熱泵系統給建築物供暖、空調，冬季從地層中取出熱量給建築物供暖，夏季吸收建築物的熱量釋放到地層中儲存，這樣，全年中建築物冬季採暖所需的熱量，總體上可與來自地球深部的傳導熱量和夏季儲存的熱量實現平衡，使淺層地熱能源能夠實現可持續利用。
（2）高效節能。由於淺層地溫略高於當地平均氣溫，比較恆定，冬季供熱時溫度比環境溫度高，所以熱泵循環的蒸發溫度提高，能效比提高；夏季供冷時，溫度比環境溫度低，冷卻效果提高，機組效率也提高。地源熱泵的製冷制熱系數可達4.0以上。與傳統的空氣源熱泵相比，高出40%左右，其運行費用僅為普通中央空調的50%～60%，與電熱鍋爐和電熱膜供熱相比，可節約70%左右的電能。
（3）無環境污染。地源熱泵運行時，除了消耗少量的電能外，需要的僅僅是與地下岩土層（含岩石、土層和空隙中的水）進行熱量交換的循環水或其它液體，基本不消耗水、不排泄廢物，不對周圍環境產生任何污染。
（4）運行費用低。維修量少、自動化程度高，運行費一般只相當於普通供暖空調費用的30%～70%。
（5）一機多用。一套地源熱泵就可以實現供熱、供冷和生活熱水供應，可代替原來的鍋爐加空調兩套系統，一次性投資降低。
（6）節省土地資源。地源熱泵除主機和循環水泵外，沒有其它安裝設備。與鍋爐房相比，省去了水處理間、風機間、煙囪、煤場和渣土場，節約了土地資源。
（7）運行靈活、穩定可靠、使用壽命長：每台機組可獨立運行，個別機組發生故障不會影響整個系統的運行。機組運行工況穩定，不受環境溫度變化的影響，冬季不需要除霜。熱泵的運轉部件少，基本上不需要維修，運行穩定可靠，使用壽命可達20年。
（8）自動化程度高：地源熱泵一般是全電腦控制，可根據外部負荷的變化，調整壓縮機的工作數量，並設有壓縮機超溫保護、斷水保護等多種保護措施，可實現無人值守。
（9）用途廣泛：從嚴寒地區至熱帶地區均適用。
（10）易於管理。可實現機組獨立裝表、計費，方便對整個系統的管理。
地源熱泵系統的應用受當地水文地質條件的制約。地區的水文地質條件決定了採用地源熱泵供暖、空調的可能性及其利用的方式。就一般而論，在地下水位埋藏不深，含水層厚度較大、滲透性能較強、易於回灌的地區，適宜採用以地下水源為載體的地源熱泵；在地下水位埋藏淺，鬆散層厚度大、但滲透差、不易回灌的砂、土層分布地區，適宜採用垂直埋管式地源熱泵；地下水位埋藏深，鬆散層厚度小、岩土層滲透性弱、不具備開采地下水的岩石地區，不適宜採用地源熱泵。
2 國際地源熱泵技術與淺層地熱能應用發展趨勢
「熱泵」的概念，1912年由瑞士人提出，1946年第一個熱泵系統在美國俄勒岡州誕生。1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等國家政府逐步資助建立示範工程。20世紀80年代後期，熱泵技術日臻成熟。在過去的10年時間里，大約30個國家的熱泵平均增長速率達到10%，在國際社會中，由於其在減少二氧化碳方面得到普遍認可而受到廣泛重視。
目前，利用熱泵技術開發利用淺層地熱能較好的國家有美國、北歐、瑞典、瑞士和德國，已有大量裝機的國家有加拿大、奧地利、法國和荷蘭，開始重視和推廣應用的國家有中國、日本、俄羅斯、英國、挪威、丹麥、愛爾蘭、澳大利亞、波蘭、羅馬尼亞、土耳其、韓國、義大利、阿根廷、智利、伊朗等國。
熱泵增長較快的主要還是在美國和歐洲。目前全世界裝機容量可能接近10100MWt，年均利用能量約59000TJ（16470GWh），實際安裝的機組量約900000個，據不完全的統計，目前地源熱泵裝機容量居多的國家依次是美國、瑞典、德國、瑞士、加拿大、澳大利亞（見表1）。
表1 利用地源熱泵裝機容量居多的國家
在美國，每年接近安裝5萬～6萬套熱泵機組，超過600個學校安裝了熱泵系統進行供暖和製冷。在瑞士，由於高原氣候條件，冬天日照少，水源熱泵系統已經以每年15%的速度快速增長。目前，瑞士有超過25萬台熱泵系統在運行，成為世界上利用熱泵密度最大的國家。在英國，盡管地質條件非常復雜。但是熱泵技術也從非常小的起步發展到遍及整個英國。涉及領域有：私人建築、房地產開發、公共設施等。目前，瑞典的地源熱泵安裝基本占總需求負荷的60%，尤其是進入到21世紀之後，瑞典的熱泵安裝增長更為迅速，僅2001年熱泵銷售就突破25000台。澳大利亞雖然大部分國土位於熱帶，但是引入熱泵的數量也達到23000多套。
地源熱泵在日、韓、美和中歐、北歐應用較為普遍。據1999年的統計，在住宅供熱裝置中，地源熱泵所佔比例，瑞士96%，奧地利38%，丹麥27%。美國1998年地源熱泵系統在新建築中佔30%，且以10%的速度穩步增長。其中最著名的地源熱泵工程有肯塔基州路易斯威爾的濱水區辦公大樓，服務面積15.8×104m2，每月節省運行費用25000美元。隨著該項技術的應用發展，其組織的研究也迅速發展。據有關資料介紹，日本國研究出的高溫水地源熱泵，出水溫度達到80～150℃，且其制熱系數COP高達8.0。
由於地源熱泵技術的日趨成熟，有力地促進了淺層地熱能的廣泛利用。近幾年來，各國淺層地熱能的開發利用規模和發展速度都在快速增長。從國外發展趨勢看，開發利用淺層地熱能（蘊藏於地球淺部岩土體中的低溫能源），將是地熱資源開發利用的主流和方向。
3 我國淺層地熱能開發利用現狀
我國的熱泵研究始於20世紀50年代，天津大學熱能研究所的呂燦仁教授在1954年開展了我國熱泵的研究，1965年研製成功國內第一台水冷式熱泵機組。但由於多種原因，發展緩慢，直到80年代末90年代初，相關領域開始了新一輪的研究。進入21世紀以來，我國在熱泵模型模擬、試驗裝置、能耗評價以及系統材質研究等方面取得了一批顯著成果。隨著傳統能源的緊缺和人們對開發新能源和再生能源的重視以及熱泵技術的日益成熟，熱泵技術及淺層低品位地熱能的開發利用得到了快速發展。
我國政府十分重視熱泵技術和淺層地熱能的開發利用工作。1994年3月國務院批准了《中國21世紀議程下的可持續能源計劃》。1997年11月原國家科委與美國能源部在北京簽署了《關於地熱能源生產與應用的合作協議書》，中美兩國政府開始了可再生能源領域的技術合作。1998年11月，開始實施《中美兩國政府合作推廣美國土-氣型地源熱泵技術工作計劃書》，確定了北京計科地源熱泵科技有限公司、上海鼎達能源公司、廣州信利達公司為中美兩國政府地源熱泵合作項目的執行單位。按照該計劃，1999年正式啟動了北京嘉和園國際公寓、寧波服裝廠廠房樓、廣州松田學院教學主樓三處示範性工程，建築總面積13．238萬m2，其中北京嘉和園國際公寓面積最大，達8．8萬m2。2000年6月，由中國科學技術部在北京主辦了「美國土-氣型地源熱泵技術交流大會」，進一步推動了熱泵技術的運用。據統計，到2003年底，僅北京計科公司，已建成土-氣$#
北京是我國應用地源熱泵技術開采淺層地熱能對建築物進行供暖空調較早且發展最快的地區之一。近幾年來，採用淺層地熱能為建築物供暖空調的工程數量迅速增加。到2004年底，北京已有200多個單位總計420萬m2的建築面積利用淺層地熱能供暖或供冷。其建築物類型有普通住宅、辦公大樓、高級賓館，也有學校、幼兒園、商場、醫院、敬老院、檔案館、體育場館、廠房、污水場站，景觀水池等。其中，地下水地源熱泵系統最大單項工程建築面積達18萬m2，地埋管地源熱泵系統（又稱土壤源熱泵系統）最大單項工程建築面積也已達13萬m2。目前由華清地熱集團正在實施的地埋管地源熱泵系統單項工程——用友軟體園，供暖空調面積將達到20萬m2。幾處代表性的地源熱泵供暖空調工程項目見表2。
表2 北京代表性的地源熱泵供暖空調工程項目簡介
天津也是我國應用地源熱泵系統供暖空調較早的地區之一。近年來，已先後在天津開發區第十八大街海濱大道發展公司、天津地礦珠寶公司、天津市中心海河商貿區古文化街等地建立了地源熱泵系統供暖空調項目。目前，正在快速發展中。
河南、內蒙古、山東、廣東、安徽等地也都開始了開發利用淺層地熱能的探索和試點。隨著我國能源結構政策的調整，以燃煤和耗電為主的鍋爐採暖、空氣源熱泵供冷的傳統方式，將會被更加高效的以淺層地熱能為熱源（或冷源）的地源熱泵供暖（或供冷）方式所取代。隨著地源熱泵技術的逐步完善，淺層地熱能必將成為我國今後一段時期地熱能開發利用中的最普遍最主要的能源。在我國建築物供暖（或供冷）中，淺層地熱能所佔的比重也將愈來愈高。
4 存在的主要問題
地源熱泵技術及其淺層地熱能的開發利用，雖然在我國取得了明顯成效，但由於發展時間短，總體上還處於起步階段，地區發展很不平衡，存在的一些問題也日益顯現，需要我們認真研究和解決，否則將直接影響著淺層地熱資源的科學開發和持續利用。主要問題是：
（1）社會認知程度低。當前社會對淺層地熱能資源的認知程度還很低，人們對賦存於地殼表層豐富的淺層地熱能資源和特點及其熱泵技術了解不多，甚至相當一部分專業設計單位的人員對此也缺乏了解，直接影響淺層地熱能這一新型能源的廣泛應用。
（2）開發技術水平不高。適合我國特點並滿足不同要求的地源熱泵系列產品尚未形成，有待積極開發；地源熱泵供暖空調項目專業設計人員普遍缺乏，系統設計不匹配和偏保守的問題較突出。土壤埋管換熱計算理論還不成熟，缺乏設計標准，工程質量難以保證，廣泛應用受到限制。
（3）開發利用工程與資源勘查評價工作脫節，存在一定的盲目性。水文地質條件決定了淺層地熱能的開發利用方式和規模。但目前淺層地熱能的開發與勘查評價工作大多存在脫節問題，有的開發利用方案的選定缺乏科學依據，開發規模與資源條件不匹配，存在盲目性，導致工程效益不高，工程成功率偏低。因此，淺層地熱能的開發利用必須建立在水文地質勘查評價工作的基礎上，應對淺層地熱能開發利用的可行性、適宜性及開發利用容量進行評價，因地制宜地制定開發利用方案，選定熱泵系統類型（是地埋管地源熱泵還是地下水型地源熱泵等），確定埋管深度、密度等科學數據。
對已經開發利用淺層地熱能的工程和地區，大多沒有對其影響范圍內環境地質體中的岩土體溫度、地下水溫度及其水質等進行監測，也沒有及時分析地熱能場的變化規律及開展環境影響評價工作，對未來的變化趨勢更是心中無數。
（4）淺層地熱能開發利用的技術標准、規范滯後。目前尚缺乏《淺層地熱能勘查評價》、《淺層地熱能地質環境境影響評價》等技術規范，使勘查評價工作缺乏標准，方法不統一。工程的設計缺乏系統的設計規范，大都處在無標准可依的狀態。對開發單位缺乏資質管理，實施的工程也缺乏必要的論證程序。淺層地熱能供熱（或供冷）是一項系統工程，地上暖通空調系統與地下資源勘查評價及井位、埋管系統的設計、施工等環節，是有機的整體，各專業之間必須統一設計施工，協同作業。否則，淺層地熱能供暖（或供冷）工程將會造成熱泵系統不匹配或匹配程度差，成功率低的不良後果。
（5）相關技術研發滯後。由於淺層地熱能開發利用在我國時間短，一些配套的技術措施和檢測設備還跟不上。如深層岩土熱物性測試技術和儀器研發、不同區域地下傳熱模型模擬試驗研究、地埋管換熱器的傳熱強化、系統設計軟體開發、地源熱泵模擬及最佳匹配參數的研究、高性能回填材料的研究等，亟待開發和研製。
（6）缺少必要的扶持和激勵政策。淺層地熱能資源開發利用潛力很大，資源的可再生、無污染，是任何化石燃料所不能替代的。但初期一次性投入也較大，要取得經濟上的規模效益，需要各級政府在財稅等政策上予以扶持，否則，全面推廣和應用受到一定的限制。就全國而言，目前僅有北京市，出台了鼓勵政策，對用熱泵技術進行供暖（供冷）的，市財政按照其受益的建築物面積給以補助。但有些地區不但沒有鼓勵政策，反而出台了限制政策，如不僅對取出的地下源水收費，而且對回灌到地下的源水還再次收費，增加了企業負擔，使企業利用淺層地熱能的節能、環保效果未能在經濟效益上得到體現，因而大大限制了熱泵技術和淺層地熱能的利用和發展。
5 對策
淺層地熱能的開發利用已逐漸在我國興起，並呈快速增長之勢，近幾年，其在用於供暖（空調）方面的發展速度已超過傳統意義上的地熱資源，隨著人們認識水平的提高和示範工程的引鑒，對其開發利用會引起更多人的關注，也將會有越來越多的建築物供暖空調項目採用淺層地熱能資源。為促進淺層地熱能資源的合理開發利用，必須採取如下對策措施。
（1）積極開展淺層地熱能資源勘查評價，制定開發利用總體發展規劃。淺層地熱能資源普遍存在於地球表部，分布廣泛、取用方便，具有廣闊的利用前景已是不爭的事實，但採用何種方式開發、可能利用的量、長期利用後對環境的影響程度等，則受到當地具體水文地質條件（地下水埋藏條件，地層結構、含水地層的滲透性、地下水水質等）的限制，只有這些條件查清楚，才能對淺層地熱能的利用方式做出正確的選擇。就一個地區而論，也才能對適宜淺層地熱能開發利用的地區、不同利用方式的地段、可能的利用規模、潛在的環境地質問題等做出合理的判斷。
部署開展區域淺層地熱能資源勘查評價工作。當前，應先從平原區的重點城市起步，開展以1∶10萬比例尺精度為主體的勘查評價工作。以原來開展的水文地質勘查成果為基礎，補充必要的獲取岩土體熱傳導率、滲透率等參數的勘查工作。勘查工作深度一般控制在200m以淺。
在勘查評價的基礎上，編制淺層地熱能開發利用規劃，進行合理布局，確定適宜開發利用的地區、圈定不同利用方式（地下水、地埋管）的地段、提出合理的開發利用規模、防治地質災害和環境地質問題的措施等。
（2）推動示範工程的建設，帶動地區淺層地熱能資源的開發利用。我國南北差異大，地質條件復雜，淺層地熱能在一個地區成功應用的經驗受地區具體條件的限制，並不能完全適用於其他地區。不同方式的利用經驗，也有其特性和相應的利用模式。淺層地熱能在一個地區的推廣應用，除了吸收普遍的經驗外，更重要的是應結合地區具體的條件，建立符合本地實際的示範性工程，摸索方法、總結經驗，推廣應用，帶動面上的開發利用。
（3）依靠科技進步和創新，提高淺層地熱能應用技術水平。淺層地熱能利用涉及到資源勘查評價、地下換熱、熱泵、建築物內供熱（供冷）系統、自動控制等諸方面的配套技術，涉及多學科相互聯系、借鑒的應用技術，既需要自身的提高，也需要相互協調配合方面的強化和提高。當前，尤其應加強地下換熱技術，適合我國特點和需要的地源熱泵產品研製及產品的系列化、標准化，系統設計優化和相關儀器的研製等，以推動整體技術水平的提高。
（4）出台相關政策、激勵淺層地熱能資源的開發利用：淺層地熱能開發利用初投資較高，但運行管理費用低並具有清潔、高效、節能的特點，是具有很好的開發前景和可持續利用的清潔能源，政府應出台相關政策、法規，支持、鼓勵淺層地熱能資源的開發利用。各級地方政府可以參照北京市政府的做法，對用地熱能供暖（或供冷）的，可以按照建成的供暖（或供冷）的建築面積，財政上給以補貼，以此支持和鼓勵熱泵技術的推廣應用，推進淺層地熱能的開發和利用。建議中央財政在可再生能源發展專項資金中，安排一部分資金專門支持和鼓勵示範區的淺層地熱能的開發利用。
（5）制定相關的技術標准、規范，規范淺層地熱能資源的開發利用。2005年11月建設部、國家質檢局已聯合發布了GB50366-2005地源熱泵系統工程技術規范，該規范適用於以岩土體、地下水、地表水為低溫熱源，以水或添加防凍劑的水溶液為傳熱介質，採用蒸汽壓縮機熱泵技術進行供熱、空調或加熱生活熱水的系統工程設計、施工及驗收。它的發布與實施，將有利於淺層地熱能開發利用工程設計質量的統一。當前，亟需制定和出台淺層地熱能勘查評價、淺層地熱能地質環境影響評價等技術規范和標准，以規范淺層地熱能資源的勘查評價、地源熱泵埋管設計、地質環境影響評價等行為，提高淺層地熱能的開發利用水平。
（6）開展淺層地熱能開發利用示範工程地下換熱系統動態監測工作。在已開發利用淺層地熱能的地區，選擇不同類型的開發利用典型地區，開展地下換熱系統的動態監測，進行地下場地水、熱均衡動態長期監測和研究，積累數據，為淺層地熱能的評價、地下換熱系統工程的優化設計、完善標准、保護資源環境提供依據。
（7）建立和完善淺層地熱能開發利用資料庫及信息系統：淺層地熱能開發利用的地下換熱系統工程深埋地下，是永久性工程，有的地面建築物消失了，地下換熱系統（地埋管、水源井等）還將長期保存於地下深處，對當地環境和後人的生產、生活等活動有潛在的影響。為加強淺層地熱能開發利用的管理與資源的保護，應及早建立全國及省（區、市）淺層地熱能開發利用地下熱交換工程資料庫及信息系統。
⑶ 淺層地熱能開發利用區劃
筆者在收集了河南省各城市大量的地質、水文地質資料後，根據各城市的水文地質特徵，按照地下水熱泵、地埋管熱泵適宜性的分區標准，對河南省各城市進行了淺層地熱能的不同利用形式的適宜性進行了開發利用區劃。結果見表6-10及圖6-29至圖6-46。
由表6-10看出，淺層地熱能利用方式在不同地質條件下的適宜性既存在一定的差異也存在一定的聯系。地下水換熱的適宜性主要考慮的是良好的水文地質條件，如單井的出水量和回灌量；地埋管換熱的經濟性主要考慮的是影響成井經濟性的地質因素，如地層結構、顆粒度等。兩者考慮的因素具有相同部分，如地層的滲透性、水位埋深、徑流大小等，只是考慮的側重點不同。同時存在不同的部分，如地埋管熱泵經濟性主要考慮地層可鑽性以及基岩埋深，而不考慮地層的回灌能力。所以一般在地下水熱泵適宜的地區地埋管熱泵的經濟性不是最好的.在地埋管熱泵經濟性最好的地區地下水熱泵適宜性一般，二者有一定的互補性。在過渡地帶二者的適用性相差不大，可以綜合考慮多種因素（包括非地質因素）來決定該地區的淺層地熱能開發利用方式。
表6-10 河南省城市地埋管熱泵系統應用適宜性評價結果表
圖6-12 鄭州市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
適宜區生產能力：強，採回比：1:1或1:2，井深：80～100m；較適宜區生產能力：一般，採回比；1:2或1:3，井深90～160m；不適宜區生產能力：弱
圖6-13 開封市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統較適宜區生產能力：強，採回比：1:2，井深80～160m；不適宜區生產能力：弱
圖6-14 洛陽市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
適宜區生產能力：極強，採回比；1:1，井深：90～150m，較適宜區生產能力：強，採回比：1:1或1:2，井深100～150m；不適宜區生產能力：弱
圖6-15 平頂山市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統，b—地埋管熱泵系統
圖6-16 安陽市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
適宜區生產能力：極強，採回比：1:1，井深：65～85m；較適宜區生產能力：強，採回比：1:2，井深65～85m；不適宜區生產能力：弱
圖6-17 鶴壁市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
圖6-18 新鄉市淺層地熱能適宜性分區圖
a —地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
適宜區生產能力：強，採回比：1:2，井深：90～100m；不適宜區生產能力：弱
圖6-19 焦作市淺層地熱能適宜性分區圖
a 地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
較適宜區生產能力：強，採回比：1:2，井深 80～130m；不適宜區生產能力：弱
圖6-20 濮陽市淺層地熱能適宜性分區圖
a 地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
較適宜區生產能力：一般.採回比：1:3，井深：90～140m；不適宜區生產能力：弱
圖6-21 許昌市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統：b—地埋管熱泵系統
較適宜區生產能力：一般，採回比：1:3，井深：130～160m；不適宜區生產能力：弱
圖6-22 漯河市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統：b—地埋管熱泵系統
較適宜區生產能力：一般，採回比：1:3，井深：100～150m；不適宜區生產能力：弱
圖6-23 三門峽市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
圖6-24 南陽市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
適宜區生產能力：強，採回比：1:1，井深：100～160m；較適宜區生產能力：一般.採回比：1:1或1:2，井深120～160m；不適宜區生產能力：弱
圖6-25 商丘市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
圖6-26 信陽市淺層地熱能適宜性分區圖
a —地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
圖6-27 周口市淺層地熱能適宜性分區圖
a 地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
較適宜區生產能力：一般，採回比：1:3，井深110～l80m；不適宜區生產能力：弱
圖6-28 駐馬店市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
圖6-29 濟源市淺層地熱能適宜性分區圖
a—地下水源熱泵系統；b—地埋管熱泵系統
表6-11 淺層地熱能開發利用區劃表
續表
續表
續表
續表
圖6-30 鄭州市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-31 開封市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-32 洛陽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-33 平頂山市淺層淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-34 安陽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-35 鶴壁市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-36 新鄉市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-37 焦作市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-38 濮陽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-39 許昌市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-40 漯河市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-41 三門峽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-42 南陽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-43 商丘市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-44 信陽市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-45 周口市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-46 駐馬店市淺層地熱能開發利用區劃圖
圖6-47 濟源市淺層地熱能開發利用區劃圖
河南省城市淺層地熱能開發利用適宜區分布情況如下。
1.鄭州市
鄭州市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為784.47km2，主要分布在京廣鐵路以東城區、鄭東新區的黃河沖積平原和中原區、高新區的黃土塬間平原大部地區；地埋管熱泵適宜區總面積為116.23km2，主要分布在北郊黃河灘區地下水水源區、西部黃土塬間平原、北部黃土台塬；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為110.53km2，主要分布在市區西南部的馬寨、侯寨黃土台源一帶。
2.開封市
開封市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為297.40km2，主要分布在城市規劃區內大部分黃河沖積平原；地埋管熱泵適宜區總面積為76.04km2，主要分布在北部柳園口以北的黃河灘區，中部龍亭到前台，南部西御林、火神廟的黃河沖積平原河間帶。
3.洛陽市
洛陽市地下水源熱泵適宜區總面積為300.18km2，主要分布在洛北的洛河一、二級階地，澗河三級階地，洛南的伊－洛河河間地塊東部；地埋管熱泵適宜區總面積為159.12km2，主要分布在邙山、南山、龍門山的黃土台塬和丘陵區。
4 .平頂山市
平頂山市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為159.05km2，主要分布在市區南部的沙河沖積平原；地下水源熱泵適宜區總面積為27.42km2，主要分布在市區西南靠近白龜山水庫一帶、WN—ES方向呈條帶狀、點狀分布的岩溶水區：地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為276.28km2，主要分布在市區及北部礦區的丘陵、山前坡洪積平原一帶。
5.安陽市
安陽市地下水源熱泵適宜區總面積為183.77km2，主要分布在建成區到安陽西站的安陽河沖洪積扇及北部漳河洪積扇；地埋管熱泵適宜區總面積為156.33km2，主要分布在市區外圍的安陽河沖洪積扇前緣地帶；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為191.89km2，主要分布在南部龍泉鎮到馬頭澗一帶的丘陵區。
6.鶴壁市
鶴壁市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為97.93km2，主要分布在淇濱新區斷陷窪地和淇河沖洪積扇；地下水源熱泵適宜區總面積為140.47km2，主要分布在龐村鎮至高村鎮的淇河沖洪積扇群；地埋管熱泵適宜區總面積為39.42km2，主要分布在淇濱新區東部呈NNE向展布的崗地；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為494.08km2，主要分布在鶴山區、山城區的侵蝕剝蝕低山地丘陵。
7.新鄉市
新鄉市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為512.50km2.主要分布在建成區及其南部黃河沖積平原；地下水源熱泵適宜區總面積為41.60km2.主要分布在北部鳳、泉區堡上及鳳凰山一帶的奧陶系灰岩裂隙岩溶水；地埋管熱泵適宜區總面積為281.89km2，主要分布在共產主義渠兩側交接窪地。
8.焦作市
焦作市地下水源熱泵適宜區總面積為359.78km2，主要分布在市區及其中部、北部的坡洪積斜地、扇、扇前（間）窪地；地埋管熱泵適宜區總面積為125.81km2，主要分布在市區南部沁河沖積平原；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為295.20km2.主要分布在市區北部的基岩山區。
9.灌陽市
濮陽市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為487.24km2，主要分布在市區西部的黃河沖積平原大部；地埋管熱泵適宜區總面積為120.45km2，主要分布在市區東部黃河沖 積平原。
10.許昌市
許昌市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為37.20km2，主要分布在市區南部的雙洎河—清沂河沖積平原：地埋管熱泵適宜區總面積為196.09km2，主要分布在市區及其北部一帶雙洎河—清沂河沖積平原的弱富水區。
11.漯河市
漯河市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為112.06km2.主要分布在東部昭陵區一帶的沙潁河沖洪積平原；地埋管熱泵適宜區總面積為247.79km2，主要分布在市區及郾城區一帶沙潁河沖洪積平原的弱富水區。
12.三門峽市
三 門峽市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為129.20km2，主要分布在市區的青龍澗河、蒼龍澗河和宏農澗河河谷及階地，市區南部山前沖洪積扇、黃土梁峁；地下水源熱泵適宜區總面積為54.66km2，主要分布在三門峽水庫南側的黃河階地；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為1.90km2，主要分布陝縣溫塘基岩山區。
13.南陽市
南陽市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為179.63km2，主要分布在市區西側槐樹清—卧龍崗一帶及白河東部的白河沖積、洪積平原；地下水源熱泵適宜區總面積為123.20km2，主要分布在市區及白河兩岸的漫灘與階地；地埋管熱泵適宜區總面積為109.52km3，主要分布在市區西部周後王—靳崗一帶剝蝕壟崗；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為12.48km2，主要分布在市區北部侵入岩體的獨山。
14.商丘市
商丘市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為102.25km2，主要分布在黃河沖積平原區的市區及其中部地下水漏斗區；地埋管熱泵適宜區總面積為110.55km2，主要分布在市區外圍的黃河沖積平原區。
15.信陽市
信陽市地下水源熱泵適宜區總面積為32.54km2，主要分布在建成區及浉河河谷；地埋管熱泵適宜區總面積為70.65km2，主要分布在市區北部豫南軟岩分布丘陵崗地。
16.周口市
周口市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為124.60km2，主要分布在市區北部；地埋管熱泵適宜區總面積為171.40km2，主要分布在市區及黃河沖積平原、沙潁河沖積平原。
17.駐馬店市
駐馬店市全區88.43km2均適宜地下水源熱泵和地埋管熱泵。
18.濟源市
濟源市地下水源熱泵、地埋管熱泵均適宜區總面積為315.15km2，主要分布在市區及其周邊的漭河沖洪積平原；地下水源熱泵適宜區總面積為26.58km2，主要分布在五龍口東部沁河口洪積扇；地埋管熱泵適宜區總面積為228.11km2，主要分布在南部軟岩組成的低山與丘陵區；地下水源熱泵、地埋管熱泵均不適宜區總面積為297.82km2，主要分布在西部、北部的低山與丘陵區。
⑷ 淺層地熱能開發利用的世界現狀及在我國的發展前景
鄭克棪
（中國能源學會地熱專業委員會）
摘要：在世界地熱能直接利用中，應用地熱熱泵開發淺層地熱能已在近些年內獨占鰲頭，其裝機容量和利用能量均以每年超過20%的速度飛速增長，因為它適應了高效節能和環境保護的需要，而且經濟可行、普遍適用。由此分析預測地熱熱泵也必將在我國具有遠大的開發前景。
1 前言
2006年1月1日起我國《可再生能源法》開始實施，作為可再生能源之一的地熱能可以而且應當做些什麼呢？伴隨著20世紀70年代世界石油危機而掀起的地熱新能源開發，在30多年的發展歷程中又發現了新的亮點，那就是利用淺層地熱能的地熱（地源）熱泵開發技術。近10餘年來的這一股世界潮流給我們指引出一條光明大道，地熱（地源）熱泵史無前例的高效率和高環保效益，也必將在我國有巨大的發展前景。地熱工作者應該獲得先知，掌握市場，為地熱（地源）熱泵系統的大發展做好准備，為中國地熱在世界上的貢獻繼續努力。
2 地熱熱泵在世界上的大發展
五年一次的世界地熱大會總是給我們帶來世界地熱現狀的最新消息。在1995年義大利的世界地熱大會上，有幾篇文章嘗試著總結了井下換熱器、熱泵和地下儲熱的技術狀況和發展水平。然而，2000年日本和2005年土耳其的世界地熱大會上，這一技術和應用就出現了突飛猛進的新局面。
在2000年，地熱熱泵在世界26個國家中共安裝了50萬台裝置，總裝機5275兆瓦熱量（MWt），是1995年的2.84倍，平均每年增長23.3%，佔世界地熱直接利用總裝機容量的34.8%，首次超過了地熱供暖的份額（21.5%）。
從地熱熱泵利用的能量來說，2000年達6465GWh，5年內增長了59.2%，平均每年增長9.7%，它在地熱直接利用的能量中佔12.2%，尚未超過地熱供暖的份額（22.5%）。
至2005年，世界上33個國家已安裝了130萬台地熱熱泵裝置，總裝機15723MWt，是2000年的2.98倍，每年增長24.4%，佔世界地熱直接利用總裝機容量的56.5%，已是地熱供暖份額（14.9%）的3.8倍。從地熱熱泵利用的能量來說，2005年達到24076GWh，是2000年的3.72倍，每年增長30%。它在地熱直接利用的能量中已佔到最大份額為33.2%，遠遠超過了地熱供暖的份額（20.2%）。
地熱熱泵和地熱供暖的統計詳見表1和圖1。其規律為：
表1 世界地源熱泵和地熱供暖十年的發展對比
註：佔百分比指佔世界地熱直接利用總量的百分比。
圖1 地源熱泵和地熱供暖的裝機與能量對比
（1）地熱熱泵和地熱供暖的裝機容量與利用能量都是逐年增長的，只是地熱熱泵的增長速度更大，因此後來超過了地熱供暖。
（2）地熱熱泵的增長速度，在1995～2000年間雖已高於地熱供暖，但仍顯相對緩慢，而在2000～2005年間其裝機容量和利用能量均有高速的增長。地熱供暖在該兩段時期的增長速度相當。
（3）地熱熱泵單位裝機容量的利用能量小，而地熱供暖單位裝機容量的利用能量大。在圖1中可看出前者的二組圖表差別不大，而後者的二組圖表差別顯著。
3 地熱熱泵的優勢所在
地熱熱泵能成為世界上發展最快的可再生能源之一，其原因就在於它的高效率和無污染，而且經濟可行、普遍適用。
（1）熱泵機組的高效率在供暖模式上用運行系數COP來表示，它是輸出能量與輸入能量（電能）之比，目前熱泵機組的COP一般都能達到3～4。這等於說，熱泵的效率是300%～400%，而我們知道，空調機（空氣-空氣熱泵）的效率是200%，電的效率是100%，燃油的效率是90%，燃煤的效率是55%，因此熱泵的效率是最高的。熱泵的效率為什麼這么高？因為它消耗電能之外，另從低溫的地下水或土壤中吸取了大量的能量。
（2）專家稱，熱泵作為供熱裝量可以減少全球6%以上的二氧化碳排放量，它是目前市場上可獲得的減少二氧化碳排放量最大的單項技術之一。雖然熱泵本身不排放二氧化碳，但電廠發電時的二氧化碳排放有1/3至1/4要算在熱泵的賬上，但沒有其它污染產生。
（3）地熱熱泵利用淺層地溫的能源只需要鑽50～100m深的鑽孔，有的地方或許需要200m深，但比起地熱井要鑽1000～3000m來就經濟、簡易得多。
（4）淺層地熱能的資源條件到處具備，不像地熱井那樣受到地域局限，它基本上是普遍適用於世界各地，哪怕是寒帶也無妨。
4 地熱熱泵在我國的發展前景
當前世界上地熱熱泵發展最快的主要是美國和西歐、北歐等國家。中國雖然是發展中國家，但我們現在已經具備了地熱熱泵發展所需的各項條件：
（1）現在我國經濟實力強大，電力供應基本充足，雖然一些地區電力緊張，但電力建設都在規劃和實施之中，每年都有發展。相對20世紀70年代開發地熱之初，天津大學教授就提出了熱泵技術，但當初電力供應緊張，所以只能免談了。
（2）我國有相當豐富的淺層地熱能資源，國土地理位置主要在溫帶，無論淺層地下水或土壤中的溫度，利用100～200m深度就足夠我們消耗。不像地處寒帶的挪威，為了利用熱泵，將取熱的鑽孔鑽到了400m深度。
（3）社會發展和人民生活水平提高之後，冬季供暖和夏季製冷的需求日益強烈，像過去黃河以南有不供暖的「規定」早就不成為約束了。為了辦公和生活條件的舒適，願意將資金投在這方面。
（4）我們已經掌握了地熱熱泵的各項相關技術，雖然熱泵中的關鍵部件高壓壓縮機目前主要依靠進口，但我國已有了國產熱泵工廠，有大、中、小型產品，能設計安裝，也有了國家標准GB50366-2005，也規定了應由具有勘察資質的專業隊伍來承擔工程勘察。這些都是有利於規范市場、有利於地熱熱泵產業發展的技術基礎。
（5）適應於我國建設節約型社會和提倡環境保護的宗旨，地熱熱泵在世界上的公譽也必將在我國得到認可，得到大發展。
地熱熱泵在我國的發展現狀，可以看一下北京的例子：北京地熱勘查和開發進行了35年，地熱供暖的面積現在共40萬m2；但地熱熱泵在北京發展不足5年，現熱泵供暖面積已超過400萬m2。
5 結語
利用地熱熱泵開發淺層地熱能的技術和資源條件已經具備，熱泵的最高效率和高度環保更贏得世界的青睞，因此，熱泵技術和產業正在世界上得到高速發展。我國也已具備相應的發展條件，發展前景非常看好。
參考文獻
D.H.Freeston.1995.Direct uses of geothermal energy 1995.Proceedings of the World Geothermal Congress 1995，Vol.1，15～25
John W.Lund and Derek H.Freeston.2000.World⁃wide direct uses of geothermal energy 2000.Proceedings World Geothermal Congress 2000，1～21
John W.Lund，Derek H.Freeston and Tonya L.Boyd.2005.World⁃wide direct uses of geothermal energy 2005.Proceedings World Geothermal Congress 2005，No.0007，1～20
R.Curtis，J.Lund，B.Sanner，L.Rybach，G.Hellstrom.2005.Ground source heat pumps ⁃geothermal energy for anyone，anywhere：current worldwide activity.Proceedings World Geothermal Congress 2005，No.1437，1～9
⑸ 淺層地溫能開發利用發展迅速
隨著我國國民經濟的快速增長，我國的能源形勢日趨嚴峻，特別是年以來，國際能源供求關系失衡，石油價格飛漲，加劇了我國能源的緊張局面。加之我國能源生產的增長速度遠低於國民經濟發展的增長速度，能源的增長遠遠不能滿足國民經濟發展的需要。淺層地溫能恰恰是一種清潔、價廉、豐富的新型能源，能夠彌補能源的不足。20世紀90年代後期淺層地溫能開發利用得到快速發展，為北京、沈陽等大城市節能、減排工作作出了貢獻。目前，北京已有1300×104m2的建築利用淺層地溫能供暖製冷，沈陽已超過2000×104m2。據不完全統計，全國淺層地溫能服務面積超過了6000×104m2。在北京、沈陽的帶動下，全國范圍內的淺層地溫能資源開發利用的熱潮即將到來。從地理條件看，淺層地溫能供暖既可以用於海拔4000m以上的青藏高原，也可以用於氣候嚴寒的黑龍江流域，在我國各個地區都可以發揮節能環保的作用。從建築類型看，淺層地溫能供暖現已廣泛應用於辦公樓、賓館、學校、醫院、營房、住宅、工廠等。隨著社會對這一供暖方式的接受，預計今後淺層地溫能供暖製冷的使用面積還會進一步增長。
淺層地溫能存在的本質是冬、夏兩季地層中比較恆定的溫度與外界空氣存在較大的反向溫差。在合理布局、科學開採的情況下，淺層地溫能是一種取之不盡、用之不竭的自然資源，熱泵技術使淺層地溫能的開發利用成為可能，可供人類長期使用。任何資源都有開采強度的限制，特別是大多數可再生能源都具有分散、低品位的特性，有些還受季節或再生周期的限制，因此資源的勘查評價是合理開發利用的基礎。淺層地溫能是存在於地下隱蔽地質體中的一種無形自然資源，地質條件對其開發利用起著舉足輕重的作用，所以有必要採取專門的勘查方法對其進行資源量的估算和開發適宜性的評估。
⑹ 淺層地溫能發展的特有優勢
淺層地溫能資源具有可再生、儲量大、清潔環保和可用性強等特點，是一種新型的優質環保能源。與深層地熱相比，淺層地溫能分布廣泛、儲量巨大、再生迅速、採集方便，開發利用價值更大。
淺層地溫能指地下常溫層以下至200m左右的地溫資源。其分布面積更廣，資源潛力巨大。
地下淺部地層（-15～200m）是一個龐大的恆溫系統，通常地下-15m以下的溫度一年四季穩定，冬、夏兩季地下地層與外界空氣存在反向溫差，是一種取之不盡，用之不竭的自然資源，可供人類長期使用。地（水）源熱泵使淺層地溫能的開發利用成為可能，20世紀90年代後期得到快速發展，為北京、沈陽等大城市節能、減排工作作出了貢獻。在北京、沈陽的帶動下，全國范圍內的淺層地溫能資源開發利用的熱潮即將到來。但是，由於淺層地溫能資源調查、評價、技術標准和開發利用相關技術研究的薄弱，我國淺層地溫能資源的分布、資源量家底不清，使淺層地溫能開發利用受到很大限制並存在很大風險。因此開展淺層地溫能資源調查、評價和開發利用相關技術研究是政府部門做好淺層地溫能開發利用規劃和管理的基礎性工作，是保證淺層地溫能資源可持續開發利用，緩解我國能源緊張狀況和改善大氣質量的重要工作，是完成節能、減排目標的關鍵技術手段之一。
⑺ 北京地區淺層地溫能資源開發利用存在的主要問題
北京地區淺層地溫能開發利用中存在以下問題：
1.在不適宜的地區建設了地下水熱泵系統。
地下水地源熱泵需根據循環水量的大小及當地水文地質條件開鑿一定數量的抽、灌井以實現換熱後的地下水全部、同層回灌。因此，地下地下水熱泵項目能否運行的關鍵是在一定技術、經濟條件下，項目所在區域水文地質條件能否滿足項目所需的循環水量。簡單地講，就是能否「抽得出、灌得進」。
然而，在調查中我們發現，北京地區已建地下水地源熱泵項目位於沖洪積扇下部或水文地質條件較差的項目占項目總數的28.2%（表3-7），反映出地下水地源熱泵項目在開發初期具有一定的盲目性。
表3-7沖洪積扇下部或水文地質條件較差地下水項目數量統計表
如北京市通州區某學院地下水熱泵項目，服務面積12×104m2，位於永定河古河道沖洪積扇的下游，水文地質條件較差，單井出水量約50m3/h，回灌量不足抽水量的30%，且水質分析結果顯示Fe2+超標，易導致化學沉澱堵塞，非常不適宜採用地下水地源熱泵項目。另外，該項目類型為學校，其佔地面積較大，綠地面積也較大，適宜採用地埋管地源熱泵項目，但該項目卻採用了地下水地源熱泵技術，且設計施工了46眼單井抽灌井，方案選擇明顯不合理。
方案選擇不合理的深層次原因是：
（1）在淺層地溫能資源開發初期，研究工作尚處於摸索階段，對工程實踐指導不力，且北京地區尚未進行淺層地溫能資源開發利用規劃和地下水地源熱泵項目適宜區、基本適宜區和非適宜區的劃分；
（2）在未進行充分的水文地質勘察基礎上，項目設計和施工單位盲目設計和施工，忽略或不重視水文地質勘察是地下水地源熱泵技術的核心這一基本事實。
2.項目前期未進行詳細的淺層地溫能資源勘察
《地源熱泵系統工程技術規范》（GB50366—2005）強制要求地源熱泵系統方案設計前，應進行工程場地狀況調查，並應對淺層溫能資源進行勘察。然而，北京地區淺層地溫能資源開發始於2000年，而《地源熱泵系統工程技術規范》頒布於2005年。因此，在實地調查中，發現不少項目因前期勘察不充分面臨諸多困境，甚至無法運行。
如位於永定河沖洪積扇中上部的北京市豐台區，該區第四系地層以砂卵礫石層為主，水文地質條件優越，富水性強，滲透性和地層回灌能力強，非常適宜做地下水熱泵工程，但該區第四系厚度不足40m，而地下水埋深已達30m左右，部分地區含水層厚度僅餘1～2m，出現了無水可取的局面，導致部分項目已無法正常運行。
如位於潮白河沖洪積扇中下部的順義城區某賓館地下水地源熱泵項目，經水質化驗結果顯示，其鐵、錳離子嚴重超標，導致回灌井因化學沉澱頻繁堵塞，項目無法正常運行。
如位於永定河沖洪積扇中下部的朝陽區某大廈地下水地源熱泵項目，該區水文地質條件較差，出水量一般，回灌量一般只有出水量的40%左右，抽灌井比例一般在1:2～1:3，但該項目抽灌井比例為1:1，地下水無法全部回灌，不得不將珍貴的地下水排入下水道，嚴重浪費了地下水資源。延慶縣某醫院地下地下水熱泵項目也因地下水無法全部回灌而不得不進行改造。
3.淺層地溫能資源開發利用設計缺乏經驗
眾所周知，地源熱泵技術由暖通空調技術、熱泵機組技術和地質勘查技術組成。在單個領域，上述三項技術均非常成熟，但將三項技術有機組合在一起的地源熱泵技術卻面臨著經驗不足等問題。
如北京市海淀區某大廈地下水熱泵項目，服務面積3.5×104m2，位於永定沖洪積扇的中上部，水文地質條件優越，單井出水量可達200m3/h，採用異井抽灌工藝，一抽一灌或一抽二灌就可滿足項目要求，但該項目採用同井抽灌工藝，項目運行中出現了「熱突破」現象，導致夏季空調系統無法運行，不得不重新改造地下換熱系統。
北京市朝陽區某娛樂城地埋管地源熱泵項目原設計施工60眼地埋管孔，經實際運行後發現地埋管孔換熱能力不足，不得不再增加施工60眼地埋管孔，但增加後循環泵功率又不夠，水力平衡也存在問題，系統一直運行不夠穩定。目前，北京地區地埋管地源熱泵單延長米換熱能力與土壤導熱系數仍處於利用經驗值階段，在最初設計的方案中，換熱能力估計為80W/m，之後降為60W/m，最後降為22W/m，現在基本確定在40～50W/m，很明顯這些參數應該通過大量實測以後克服目前的經驗不足。
4.地質環境系統的變化。
由於對開發利用項目周圍的地質環境監測不夠，對運行時由地下水交叉污染造成的、水質和水溫的變化不能及時得到了解。
⑻ 天津淺層地溫能開發利用前景
程萬慶1林建旺1韓金樹2王坤2劉洋1
（1.天津地熱勘查開發設計院；2.天津市國土資源和房屋管理局）
摘要：天津經濟建設速度的不斷加快，能源需求日益增大，淺層地熱能作為地熱開發的新領域，其開發利用必將對緩解天津能源供求緊張形勢起到積極的作用。通過現有研究資料分析，認為天津地區淺層地熱能儲量豐富，開發利用前景廣闊。
1 前言
地熱資源屬於可再生能源，據史料記載，我國開發利用地熱已有2000多年的歷史，是世界上利用地熱資源較早的國家之一。自從20世紀70年代，我國開始勘查與開發地熱資源，其開發利用發展迅速，利用領域涉及發電、供暖、醫療、洗浴以及工農業生產等，取得了顯著的經濟、社會和環境效益。尤其是90年代以來，在市場經濟需求和利用技術不斷發展的推動下，地熱資源開發利用得到了更加彭勃發展，應用范圍日益廣泛。隨著常規能源日益缺乏，地熱能等可再生能源的開發利用得到了全世界的重視。2006年1月1日起施行的《中華人民共和國可再生能源法》，將可再生能源的開發利用列為能源的優先領域。
淺層地熱能屬於地熱資源的一部分，指蘊藏在淺層岩土體和地下水中的低溫地熱資源。在過去的30年裡，限於利用技術水平，只注重深部高溫位地熱能的開發。由於打深井費用偏高，風險大，而地熱需求越來越旺盛，隨著開發利用新技術的不斷出現，人們開始注意淺層低溫位地熱資源，發現這里也儲存著巨大的能源。近幾年，淺層地熱能利用技術在歐美等發達國家已經很成熟，並得到了廣泛應用。在我國則處於起步階段，尚未對淺層地熱能進行系統的勘查評價，開發利用技術有待提高。因此，國土資發［2005］288號文將淺層地熱能調查和評價及開發利用方案的試點作為近期國土資源部將開採的地熱重點工作之一。
當前，能源供應不足，已經成為制約天津市經濟、社會發展的突出矛盾。自20世紀70年代起開始地熱勘查和開發利用，地熱已經成為天津市重要的補充能源，在一定程度上緩解了能源供求緊張的形勢。但隨著大規模開發利用造成高品位地熱資源的供給不足，急需尋找新的資源，因此，淺層地熱能成為今後幾年地熱開發利用的重點。淺層地熱能的勘查和開發在天津基本上還屬於空白，而這一部分地熱資源潛力巨大，因此，加大加快淺層地熱能資源勘查、開發的力度必將對緩解天津能源供求緊張形勢起到積極的作用。
2 天津市平原區淺層地溫場特徵
圖1 天津地區淺層地溫梯度等值線圖
天津市以平原為主，面積佔全市總面積的93.7%左右。平原區沉積較厚的新生代鬆散地層，由於厚度大、比熱容高、熱傳導系數低，而天津地區熱流值相對較大，因此，賦存了大量的熱量，為淺層地熱能的開發利用奠定了基礎條件。
地殼的最上部稱變溫層，是接受太陽輻射能最多的處所，特點是溫度隨太陽能輻射的大小，有季節性、早晚和晴雨的變化。夏季、中午其頂部可高於30℃，向下溫度逐漸降低；冬季凌晨頂部可低於0℃，向下溫度逐漸增高。晴天的變化大於陰雨天。變溫帶之下為恆溫層，指一定深度范圍內地溫常年保持相對恆定的帶，天津地區恆溫帶深度為30m，溫度為13.5℃。再下為地熱增溫帶，即以一定的速率向下增溫。這種速率又稱地溫梯度，以每100m增加多少度為單位。在天津地熱勘查工作中將地溫梯度大於3.5℃/100m稱為地熱異常。根據天津地熱勘查工作中的測溫資料可圈出10個地熱異常區（見圖1），地溫梯度在4.5～8.8℃/100m，面積2328km2。其它地區地溫梯度一般在2.0～3.5℃/100m。我國目前開發利用淺層地熱能的深度在200m，按照一定深度的地溫計算公式計算（見公式1）：天津平原區200m深度的溫度，在地熱異常區為21～28℃，在非地熱異常區為17～19℃。隨著技術經濟條件的提高，利用深度不斷增加，則可利用的地熱能將會更多。
淺層地熱能：全國地熱（淺層地熱能）開發利用現場經驗交流會論文集
式中：T為計算深度的溫度（℃）；D1為計算深度（m）；Gi為蓋層平均地溫梯度（℃/100m）；D2為恆溫層埋深（m）；T0為恆溫層溫度（℃）。
3 天津市淺層地下水資源
天津市南部平原區廣泛分布新生代的鬆散沉積物，第四系與新近系含水層可分為5層。第Ⅰ含水組相當於全新統和上更新統（Q4＋3），底界深度一般在70m以上。第Ⅱ含水組相當於中更新統（Q2），底界深度在180～220m。第Ⅲ含水組大致相當於下更新統上段（
第Ⅱ—Ⅴ含水組屬深層地下水（表1）。根據天津市地下水資源新一輪評價結果，五層含水組地下水天然資源為18.13×108m3/a，據水文地質條件分析和水資源的多次論證，天津地區有多年穩定補給的地下水資源量，可持續利用的水資源（7～8）×108m3/a。
根據以往地熱勘查工作中對天津市平原區近百眼深度在200m左右的淺井的測溫資料，水溫在17～28℃，由於其溫度變化不大，這五個含水層所佔據部位的水和氣，就成為巨大的能源庫，隨著低溫利用技術的成熟，規模開發利用這部分能源的時機已經成熟。
4 淺層地熱能利用技術
熱泵是先進的熱能利用與節能設備，能有效地利用空氣、水體和土壤中蘊藏的低溫熱能，其具有環保、穩定、高效節能、節省佔地空間、低維護、運行費用低和減少環境污染等優點。近年來在世界地熱能直接利用中，應用熱泵開發淺層地熱能已獨占鰲頭，其裝機容量和利用能量均以每年超過20%的速度增長，至2005年，全世界有33個國家已安裝了130萬台熱泵，總裝機容量15723MWt。目前淺層地溫的利用技術在歐美等發達國家已經很成熟，並得到廣泛的應用。我國淺層地熱能的開發利用起步較晚，20世紀90年代開始研究和推廣地源熱泵系統淺層地熱能的開發利用技術，2000年以來在全國得到普遍推廣。2005年11月中華人民共和國建設部和國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了《地源熱泵系統工程技術規范》以指導熱泵系統工程的建設。
表1 天津市平原區第四系和部分新近系含水層組劃分及各組水文地質特徵表
天津有相當豐富的淺層地熱能資源，社會發展和人民生活水平不斷提高，目前在天津已有多個工程在利用地源熱泵系統解決供暖、製冷問題，如梅江居住區、開發區海濱大道、國家安全局資料檔案館、塘沽凱華商業廣場等，為天津淺層地熱能的開發利用提供了借鑒。因此天津利用熱泵開發淺層地熱能的技術和資源條件已基本具備，發展前景非常看好。並且在當前能源形勢十分嚴峻的情況下，積極推廣熱泵技術，規模開發淺層地熱能，具有重要的現實意義。
參考文獻
［1］天津地熱勘查開發設計院.天津市王蘭庄地熱田普查.1987
［2］天津地熱勘查開發設計院.天津熱儲工程研究.2005
［3］陳墨香等.華北地熱.科學出版社，1988
［4］段永侯，王家兵，王亞斌，邢貴發.天津市地下水資源與可持續利用.水文地質工程地質，2004
［5］鄭克棪.淺層地熱能開發利用的世界現狀及在我國的發展前景.全國地熱熱泵技術培訓班教材.2006
⑼ 淺層地熱能開發利用是否需要資源開發費
近年來，淺層地熱能開發利用得到迅速發展，成為節能減排大軍中一股不可忽視的力量。北京約有2000萬m2的建築利用淺層地熱能供暖和製冷，沈陽市已超過4300萬m2。
近年來，淺層地熱能開發利用得到迅速發展，成為節能減排大軍中一股不可忽視的力量。北京約有2000萬m2的建築利用淺層地熱能供暖和製冷，沈陽市已超過4300萬m2。北京國家大劇院和奧運村、上海世博會等標志性工程都使用了地源熱泵系統。作為可再生能源之一，淺層地熱能開發利用工作將成為城市地質工作中的重要部分，做好城市地質工作中淺層地熱能開發利用工作，對生態城市建設和節能環保發展具有十分重要的意義。
一、我國淺層地熱能
（一） 淺層地熱能資源
地熱能是可再生的清潔能源，按照埋藏深度，200米以淺的稱為淺層地熱能，淺層地熱能的溫度略高於當地平均氣溫3～5 ℃，溫度比較穩定，分布廣泛，開發利用方便，具有十分廣闊的開發利用前景。淺層地熱能的利用，主要是通過熱泵技術的熱交換方式，將賦存於地層中的低品位熱源轉化為可以利用的高品位熱源，既可以供熱，又可以製冷。開發淺層地熱能，可以改善我國能源消費結構，減少二氧化碳排放。
（二）我國淺層地熱能應用潛力
我國淺層地熱能資源十分豐富。最新數據表明，我國287個地級以上城市淺層地熱能資源量為每年2.78×1020J，相當於95億噸標准煤。每年淺層地熱能可利用資源量為2.89×1012kWh，相當於3.56億噸標准煤。扣除開發消耗電量，則每年可節能2.02×1012kWh，相當於標准煤2.48億噸，減少二氧化碳排放6.52億噸。到2015年，我國利用的淺層地熱能資源量將達到4.26×1011kWh，相當於5269萬噸標准煤（占我國淺層地熱能可利用資源總量的14.8%）。
（三）地源熱泵技術
地源熱泵技術的進步是帶動淺層地熱能開發利用的關鍵因素，實踐證明，利用地源熱泵技術開發淺層地熱能是實現節能減排十分有效的途徑。
1912年瑞士人首先提出了地源熱泵技術，1946年第一個地源熱泵系統在美國俄勒岡州誕生。1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等國政府逐步資助建立了示範工程。20世紀80年代後期，地源熱泵技術日臻成熟，其節能和減排效果得到了普遍認可。2010年世界地熱大會的統計數據，地源熱泵的年利用能量達到了214782 TJ（1012焦耳），與2005年世界地熱大會的統計數據相比，五年內增長了2.45倍，平均年增長率達到了19.7%。2010年世界地熱大會的統計的地源熱泵的設備容量為35236 MWt（兆瓦熱量），其在五年間增長了2.29倍，平均年增長率為18.0%。
二、淺層地熱能開發利用現狀
我國起步較晚，九十年代才引入地源熱泵技術。清華大學徐秉業教授把這項技術引入中國，從此開啟了地源熱泵技術在中國的發展潮流。我國利用地源熱泵技術開發淺層地熱能與國外相比，雖然起步晚，但發展很快，其范圍之廣、規模之大已遠超國外。據初步統計，目前在全國范圍內，除港澳台地區外，31個省、市、直轄市、自治區均有開發淺層地熱能的地源熱泵系統工程。應用淺層地熱能供暖製冷的建築物面積1.4億m2，淺層地熱能供暖、製冷的單位（住宅小區、學校、工廠等）約3400個，80%集中在華北和東北南部地區，包括北京、天津、河北、遼寧、河南、山東等省市。北京約有2000萬m2的建築利用淺層地熱能供暖和製冷，沈陽已超過4300萬m2。據估算，2010年淺層地熱能的開發利用，使我國二氧化碳減排約2200萬噸。
（一） 政策推廣
為促進淺層地熱能開發利用，北京市、沈陽市和國家有關部門先後出台了有關文件。2006年5月，北京市發改委等九個部門聯合印發了《北京市關於發展熱泵系統的指導意見》，對選用地下（表）水地源熱泵的每平方米補助35元，選用地埋管地源熱泵和再生水地源熱泵的，每平方米補助50元。2007年7月，沈陽市出台了《地源熱泵系統建設應用管理辦法》，凡符合城市供熱規劃和地源熱泵技術推廣應用規劃要求，並具備應用地源熱泵技術條件的新建、改建、擴建項目，以及耗能大的單位，應當建立地源熱泵系統。
2009年7月，財政部、住房城鄉建設部下發了《關於印發可再生能源建築應用城市示範實施方案的通知》，對納入示範的城市，中央財政將予以專項補助5000萬元；對推廣應用面積大，技術類型先進適用，能源替代效果好，能力建設突出，資金運用實現創新，將相應調增補助額度，每個示範城市資金補助最高不超過8000萬元。《通知》中的「可再生能源」即為太陽能和淺層地熱能。
此外，各地方政府也先後出台了一系列發展地源熱泵技術的相關政策和措施。
（二）淺層地熱能資源調查評價
淺層地熱能資源調查評價是淺層地熱能利用的基礎工作，決定淺層地熱能利用的科學性和可持續性。2008年，國土資源部在全國啟動了淺層地熱能調查評價試點工作，並於當年印發了《關於大力推進淺層地溫能開發利用的通知》，發布了《淺層地溫能勘查技術規范》，成立了淺層地溫能研究推廣中心。國土資源部在2009年制定的《國土資源系統應對全球氣候變化工作方案》和2010年印發的《關於做好「應對全球氣候變化地質響應與對策」有關工作的通知》中，又對淺層地熱能調查評價與開發利用工作進行了再部署。
自2008年國土資源部下發了開展淺層地熱資源調查工作通知後，全國各省（自治區、直轄市）市根據《淺層地溫能勘查技術規范》分別對轄區內適宜開發利用淺層地熱能的主要大中城市，以及經濟發展規劃區開展淺層地熱能調查。
目前，此項工作已經在各省、自治區、直轄市國土資源系統進行。現已經完成的有北京市、河北省和天津市等。
重要成果：天津淺層地熱資源調查評價工作
2009年至2010年，國土資源部和天津市聯合開展了「天津市淺層地溫能調查評價與開發利用」試點工作。試點工作包括淺層地熱能調查評價、開發利用規劃編制、地熱動態監測網建設和淺層地熱能利用示範工程建設等四項工作，試點工作取得了一系列重要成果。
一是全面完成了天津市淺層地熱能資源調查，查明了天津市淺層地熱能分布特點和賦存條件，評價了資源量和開發利用潛力。計算出淺層地熱能的可利用資源量為1748萬億kJ，冬季可供暖面積13.4億m2，夏季可製冷麵積12.6億m2。每年淺層地熱能可利用資源量全部開發可節約標准煤5974萬噸，扣除開採的電能消耗，可節約標准煤4480萬噸，減少向大氣排放二氧化碳等1.17億噸，減少環境治理費用15.32億元。
二是在調查評價的基礎上，結合天津市社會經濟發展、城市建設和土地利用規劃，編制完成了天津市淺層地溫能資源開發利用規劃，劃定了開發適宜區，分別圈定了適宜地下水、地埋管開發方式的地段，提出了合理的開發利用規模。
三是實施了梅江會展中心等10個具有代表性的淺層地熱能開發利用示範工程。通過示範工程建設，提出了工程建設與管理的標准和要求，為淺層地熱能開發利用規范化建設提供了依據。10個示範工程項目總供熱、製冷麵積約100萬m2，建成後每年可節約標准煤4萬噸，減少排放二氧化碳等10萬噸。
四是建立了由12個動態監測站、1個試驗場和1個試驗研究基地組成的淺層地熱能動態監測網，制定了《地埋管地源熱泵動態監測技術規程》。
五是為實現統一管理、科學規劃、有序開發、合理利用淺層地熱能資源，全面系統地開展了政策研究工作，完成了《淺層地熱能資源開發利用相關政策研究》報告和《關於推進天津市淺層地溫能開發利用工作的建議》。
（三）可再生能源建築應用項目示範及城市示範
住房城鄉建設部2006年啟動了可再生能源建築應用示範項目，示範項目具有典型性、代表性，技術類型上以太陽能和淺層地熱能為主。到現在為止成功實行了四批示範項目。四批示範項目371個，第一批25個，第二批57個，第三批130個，第四批159個，總補貼金額約26億元。
住房城鄉建設部2009年啟動了可再生能源建築應用城市示範，對納入示範的城市，中央財政將予以專項補助。目前，納入示範的城市有44個，資金補助基準為每個示範城市5000萬元，具體根據2年內應用面積、推廣技術類型、能源替代效果、能力建設情況等因素綜合核定，切塊到省。推廣應用面積大，技術類型先進適用，能源替代效果好，能力建設突出，資金運用實現創新，將相應調增補助額度，每個示範城市資金補助最高不超過8000萬元；相反，將相應調減補助額度。
（四）存在問題
由於淺層地熱能利用較傳統地熱資源利用發展晚，且涉及多領域、多行業，開發利用過程中也存在一些問題。
1.工程前期未進行淺層地熱能資源勘查評價
《地源熱泵系統工程技術規范》(GB 50366-2005)強制要求地源熱泵系統方案設計前，應進行工程場地現狀調查，並對淺層地熱能資源進行場地勘察。
然而，很多工程設計前都沒有進行勘察工作，一方面在地下水地源熱泵不適宜區採用了此換熱方式，造成系統建成後產生耗電量大、系統COP低、運行不穩定、回灌困難，甚至系統報廢等問題；另一方面根據其經驗布設換熱孔，導致大量浪費。
2.設計參數依據不足
部分地源熱泵工程由熱泵提供方進行設計，一些商家在設計時，完全憑借經驗，以最簡單的估計模式去設計系統，不少企業在設計時並沒有做負荷分析，只是簡單地選擇一個經驗數據。由於設計參數依據不足，導致一些系統設計出現「大馬拉小車」或者設計負荷不足的現象。
3.缺乏可靠的技術支撐
第一，地下水回灌技術不夠完善，成井工藝有待提高。地下水地源熱泵工程的成井口徑、填礫層厚度、濾水管類型及濾料的選用對回灌量均有較大影響，大多數施工單位未掌握回灌井施工技術，特別是成井口徑、填礫層厚度、濾水管類型及濾料的選用等，造成許多井不能正常回灌。
第二，部分用戶取水系統的設計、安裝存在一些問題。部分用戶設備安裝不配套（無測壓管、多無精濾裝置）。熱泵系統安裝密封性差，回灌困難，大部分單位每年都需洗井。
第三，部分用戶水源井地層層位確定存在較大的問題，特別是選用第1I含水組地層做為采灌井利用層位時，普遍存在水位偏淺，回灌困難的問題。
第四，部分熱泵運行管理不夠完善，導致回灌運行管理不規范。一些單位缺乏基本的常識，近三分之一工程運行不回揚，多數工程運行記錄不完整（多無抽水及回灌水水溫、水量、水位），有些工程存在混層采灌水的問題。
4.管理體制不健全
淺層地熱能開發利用行政監督管理主體不明確，監督管理所依據的法律、法規、政策、標准欠缺，造成淺層地熱能開發利用秩序混亂。主要表現在項目沒有報批登記手續，不按地質條件開發，施工隊伍資質、施工過程監管空白，驗收標准不統一。
5.缺乏對淺層地熱能資源開發利用動態監測
近年來，全國各地建成了大量的地源熱泵系統，但尚未建立地源熱泵地下換熱系統監測體系，缺少對地源熱泵系統中溫度、水位、水質等動態變化的監測，無法評價淺層地熱能資源開發利用對地質環境的影響；大多數地源熱泵工程系統中都沒有安裝必要的節能計量裝置，如溫度表、流量計、功率表等，使得項目的節能計算工作存在一定困難，同時也不便於管理部門的進一步節能評定工作。
三、淺層地熱能開發利用發展趨勢
（一） 繼續推進淺層地熱能資源調查評價工作
推進淺層地熱能資源調查評價工作是地源熱泵技術發展的基礎，「十二五」期間，淺層地熱能資源調查評價與開發利用工作將繼續成為城市地質工作的重點。工作的主要任務是查明我國主要城市淺層地熱能分布特點和賦存條件，評價資源量及開發利用潛力，編制開發利用規劃，建立監測網路，推動淺層地熱開發利用示範城市建設。
國土資源部「十二五」工作部署中，2012年前將完成省會級城市調查評價工作，2015年前完成地級市和部分重點縣級城鎮調查評價工作。2011年29個省會級城市淺層地熱能調查評價項目年內分兩批實施。第一批實施的城市包括石家莊、呼和浩特、沈陽、長春、杭州、合肥、濟南、鄭州、重慶、西安、蘭州、烏魯木齊等12個城市。第二批實施的城市包括太原、哈爾濱、上海、南京、福州、南昌、武漢、長沙、廣州、南寧、海口、成都、貴陽、昆明、拉薩、西寧、銀川等17個城市。
其目標是：
（1）初步查清主要大中城市的淺層地熱能賦存、分布特徵及相應的水文地質工程地質特徵，測試岩土體熱物性參數，估算可利用資源量。
（2）開展淺層地熱能利用工程（地下水、地源熱泵系統）適宜區劃分。
（3）選擇有代表性的1～2個城市建立監測實驗區。對已運行工程進行地下（岩土、水）溫度場的監測（至少1個運行周期）工作，評價地源熱泵工程對地質環境的影響，同時記錄運行工況和能耗，計算換熱能效比，檢驗項目節能效果。
（4）制定相關技術標准，建立淺層地熱能開發利用適宜區劃分、評價資料庫。為合理開發利用淺層地熱資源提供基礎數據，為政府宏觀規劃與科學管理提供決策依據。
（5）在調查評價的基礎上，結合當地行政區域可再生能源開發利用中長期目標，編制完成主要城市（鎮）淺層地熱能開發利用專項規劃。
（二） 加大科研實力和技術創新
加強相關技術研發與投入，提高淺層地熱能利用效率。
（1）加強淺層岩土熱物性測試的研究；
（2）建立不同地層熱物性資料庫；
（3）開展不同換熱方式地下傳熱模型的模擬試驗；
（4）建立地溫場長期觀測，包括換熱井及周圍地層溫度、水位、水質以及換熱（換冷）情況，了解（監測）其變化規律，特別是換熱井回灌能力和溫度恢復情況；
（5）觀測地下換熱系統的實際換熱（換冷)效果，測量地層熱流值及熱傳導系數。
（三）積極參與示範城市建設，帶動淺層地熱能資源開發利用
在對當地淺層地熱資源調查評價的基礎上，結合工程的具體地質環境，積極開展地源熱泵技術的推廣應用，建立符合本地實際需求的示範工程，並摸索方法，總結經驗，逐步推廣。積極申報「可再生能源示範城市」，參與示範城市建設，用好國家專項資金，穩步推進以城市為單位的淺層地熱能開發利用工作。
利用地源熱泵技術開發淺層地熱能資源，為建築物供暖製冷，是符合國家節能減排這一歷史進程的。隨著這項技術的不斷發展，我們將進一步認識到，不斷加強地熱資源調查評價工作，加大科研力度和技術創新，積極參與示範城市建設將是一項具有重大意義並值得持續推進的長遠工程。
⑽ 淺層地溫能資源開發適宜性區劃
淺層地溫能作為一種清潔可再生能源，在利用的過程中，不像化石燃料那樣在獲取能源和生產電力的同時排放大量的燃燒產物，對環境造成嚴重污染，引起溫室效應、酸雨、土地沙漠化等問題。因此，開發利用清潔無污染的淺層地溫能已是社會發展的必然趨勢。雖然地熱資源是一種可再生的綠色能源，但是其可再生性是有限度的。如果開發利用不當，也會產生熱泵效率低下、對水資源損耗等問題，因此，對淺層地溫能開發利用的合理規劃顯得尤為重要。
圖11－2 北京平原區地埋管式地源熱泵系統適宜區劃分圖
根據淺層地溫能適宜性區劃結果(圖11－3)，北京平原區地下水式地源熱泵適宜區和較適宜區主要位於永定河沖洪積扇、潮白河沖洪積扇和拒馬河沖洪積扇的中上部，這些地區第四系顆粒較粗，岩性以砂礫石或砂卵礫石為主，含水層賦水性好，單井出水能力較大，地層回灌能力也好，適宜和較適宜區面積為1345km2。
在各沖洪積扇頂部，回灌能力大於80%的地區，採用1抽1灌;回灌能力為50%～80%的地區，採用2抽3灌;回灌能力介於30%～50%之間的區域採用1抽2灌的方式。
在單一潛水含水層區，由於地下水交替條件好，可以適當減少抽水和抽灌井間距;在建築用地緊張的情況下，還可以通過錯開抽灌井垂向位置，以增加抽灌井之間的直線距離，使得抽、灌井在相應水平方向上的水動力場水力坡度變緩，使得溫度強迫對流傳遞現象減弱，而且水溫在含水層以水平傳導為主，不同層回灌也增加了溫度的傳遞路程，使得抽、灌井的溫度受影響程度減小。
在多層承壓水區域，由於地下水式地源熱泵系統運行時產生的溫度場緊緊依附在抽灌井附近的人工水動力場中，應盡量加大井間距。抽灌井直線型分布格局系統所產生的溫度場分布比折線型抽灌井布局所產生的溫度場要相對大些，從場地利用角度來說，直線型場地利用范圍大，受到一定場地因素的限制，而折線型布井不但佔地少，而且抽灌井溫度影響范圍還要小一些。對於多層區同樣可以通過不同層抽灌來減少抽灌井溫度影響，但是，要注意不同層回灌引起水質污染。
圖11－3 北京平原區淺層地溫能資源開發利用適宜性分區圖
地埋管適宜區和較適宜區則位於各沖洪積扇中下部，面積為3496km2。地層顆粒細，含水層回灌能力差，而地層可鑽性強。
因此，對於北京平原區，在沖洪積扇中上部適合用地下水式地源熱泵系統開發利用淺層地溫能資源，在沖洪積扇下部及沖洪積平原區適合用地埋管方式開發利用淺層地溫能。