篇一：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　地热能供暖制冷技术及应用

　　宫自强;张云鹏;侯艳

　　【摘

　　要】Basedonthecurrentenergycrisis,thisarticlediscussedthepossib!!ityofconstructionenergyconservationbycomprehensiveutilizationofgeothermalenergy.Italsodiscussedthemulti-applicationsforgeothermalenergyrefrigeration,geothermalenergyheat-ingandgeothermalenergywatersupplybyonesystem.%本文从我国的能源现状出发，讨论了如何通过地热能综合利用来实现建筑节能。探讨了如何采用一机多用的方案，使其既能用于地热能制冷，又可以用于地热能采暖和热水供给。

　　【期刊名称】《北华航天工业学院学报》

　　【年(卷),期】2012(022)002【总页数】3页(P1-3)

　　【关键词】可再生能源;建筑节能;地热能;地热供暖;地热制冷;地源热泵

　　【作

　　者】宫自强;张云鹏;侯艳

　　【作者单位】北华航天工业学院基础部,河北廊坊065000;北华航天工业学院基础部,河北廊坊065000;北华航天工业学院基础部,河北廊坊06500【正文语种】中

　　文

　　【中图分类】TU8320世纪初,人们谈论的话题只是“能源”,而21世纪初,人们谈论的话题则是“能源

　　危机”。这说明在当今这个高速发展的社会,能源已经成为支撑国家经济发展的基础和核心问题。2010年,我国一次能源消费总量超过32亿吨标准煤,能源消费总量已经占世界总量的20%,能源消费总量已经超过美国,但经济总量仅为美国的三分之一左右。其中,我国的石油对外依存度已经超过55%,天然气也已经超过16%是进口,昨日的煤炭大国在2010年也已经是变成了净进口国。

　　这些数字告诉我们,我国仅仅能支撑一百到二百年的化石能源——煤、石油和天燃气,已经不是我们长久发展的支撑能源,提高可再生能源在总能耗的占比,是势在必行的课题和方向。

　　在可再生能源中,直接或间接来源于太阳的能量——太阳能和风能等已经被广泛利用,而来自于我们脚下地球的能源——地热能源相对而言则利用的较少。尽管我国的地热能源开发利用已经历经了几十年,但地热能源的利用仍属初级和极小量被利用的阶段。利用总量只有千分之几左右。

　　地热能是指存储在地下岩石和流体中的热能。众所周知,我们这个表面温和的地球内部处于高温炽热状态。从地表浅层的几十度直到内部的上千度高温状态,表明地球内部蕴藏着具大的热能量。由于钻探技术等因素的制约,当前对我们具有利用价值的地热能是存储在地下几千米范围内、温度在几十摄氏度到上百摄氏度的地热能,它是地下水在深循环过程中吸热获得的能量。在我国,每年可开发利用的地热能中仅此部分就可达数千万吨标准煤的当量。在此范围的地热能中,又以中低温地热源最为普遍。本文着重讨论低温的地热源(温度在90摄氏度以下)在建筑节能降耗中的应用。地热能+地暖间接供暖系统如图1所示。

　　图1地热能+地暖间接供暖系统示意图

　　当今,建筑能耗在我国已经占到总能耗的30%以上,是能耗的主要部分。而建筑能耗中两个重要方面——冬季供暖和夏季制冷又消耗了大部分的能量。如果能就地取材,从地下直接获得地热能来进行供热和制冷将会大大减轻我国当前的能源压力。

　　不仅如此,地热能是绿色环保的可再生能源,没有任何污染,这对解决日益严重的能源危机和污染问题可谓是一石两鸟。

　　1地热供暖

　　在我国黄河以北地区,冬季供暖期一般为4到6个月。当前普遍采用的供暖方式是以烧煤、燃油和使用天燃气及电的方式获得热量,主要以水为循环媒质进行供暖的方式进行的。由于冬季媒质水的初始温度很低(常为几摄氏度),提升到60摄氏度以上的温度需要消耗大量的能源。而就在我们的脚下的许多地方储存着温度从几十摄氏度到几百摄氏度的地热水,通过地热水与供暖媒质水的低温状态进行热交换,可以使媒质水的初始温度大大提高。对于媒质水就在小区范围内循环的供暖系统,如果地热水能使其温度提升至可以供暖温度(对地暖方式需达到60摄氏度以上),则可以直接进行供暖;如果不能达到所需供暖温度,也可以对其进行二次加热。相对来说,低温地热源分布较多,河北省多数地区和廊坊地区就属于中低温地热源区域。

　　从相对节约能源和人体舒适性两方面而言,供暖方式应该以“地暖”方式来实现。地暖是指把热水管埋藏在地板中,采用的是热传递和热辐射的导热方式,这与传统的靠对流来进行导热的暖气片方式有许多优势。其中最主要的,也是我们最关心的就是:因为地暖面积大且对水温的要求相对较低,比较适合与中低温地热源相匹配。

　　对于一个建筑物而言,每日平均供热量可用下式作为基本计算公式:

　　其中:C——建筑物内单位容积在室内外温度差为

　　1℃时的日热量损失;A——用户建筑物的容积;TS——合理舒适的室温,建议为18℃±2℃;

　　T——室外的日平均温度。

　　地热能+地暖供暖方式分为直接供暖方式和间接供暖方式两种。由于直接供暖方式

　　不仅受到地热水的化学成分(主要是指对管道有腐蚀性的成分)、含沙量(对流量和堵塞问题影响很大)、结垢、水汽含量等诸多因素的限制,而且也不宜对高层楼房供热等缺点,地热供暖方式的发展方向为间接供暖方式。

　　间接供暖方式是通过热交换系统将热量从地热水传递至供暖用循环媒质水。由于地热水只是提供热量,并不参与地暖管道中的循环,上述直接供暖的诸多问题都自然得到解决。当然间接供暖的不足之处是降低了整个系统的热传递效率,在相同温度的地热水的条件下,一般循环媒质水的温度要降低5℃以上。

　　间接式地热供暖方式对地热水水温要求较高,一般要求在80℃以上。对于地热水温相对来说较低的情况,可以采用地源热泵的方式来实现供暖。

　　2地源热泵

　　采用上述提供的间接供暖方式只能为建筑物提供取暖和洗浴热水,但不能提供制冷的功效。而夏季建筑物的主要能耗就是来自于空调制冷。解决这个问题就必须使用地源热泵。通过地源热泵技术,利用地下浅层地热资源,既可对建筑物供暖和提供洗浴用热水,又可以进行制冷,同时实现建筑采暖、制冷和生活热水的三联供。采用地源热泵来进行供暖则需要输入电能。地源热泵可以提供比自身消耗的电能高3倍的能量。

　　热力学第二定律指出:热量不会自发地从低温物体传到高温物体,只有借助外界对系统做功才能实现。热泵的工作原理与制冷机完全相同。制冷机是将房间作为低温热库,以室外的大气为高温热库,通过冷凝器向高温热库放热和通过蒸发器从低温热库吸热的循环过程。制冷机是通过蒸发器来降低房间的温度,而热泵则是通过冷凝器来对房间供热。热泵是将房间作为高温热库,以室外大气作为低温热库的制冷机。

　　制冷机的效能是用致冷系数来衡量的,热泵的工作原理与制冷机相同,效能也可以用致冷系数表征。致冷系数e表示如下:

　　其中:Q2——系统从低温热源提取的热量;A——外界对系统(工质)做的净功;Q1——系统向高温热源放出的热量。

　　实践表明,当前地源热泵的致冷系数一般在3以上。

　　由于地下水的水温相对稳定,随着季节变化幅度较小,所以是一个理想的低温热源。一般在深水井中,水的温度基本不变,这就为热泵形成了温度稳定的低温热源。在廊坊地区,深水井中地下水的温度一般常年保持在十几度左右。我们可以通过制冷工质从地热水中吸热来提高它的温度,然后在冷凝器中将热量放出来实现向房间供暖;也可以通过制冷工质在蒸发器中吸收热量,并向地热水中放出热量来降低房间温度。利用地源热泵进行供暖的原理如图2所示。

　　图2地源热泵供暖原理图

　　水源热泵是需要外界输入能量来驱动的,这就需要消耗电能。电能的获得也可以通过太阳能和蓄电池的配合,通过逆变器来实现对地源热泵供电。但考虑到太阳能的不稳定性和不连续性,常需要辅助常规电能。

　　利用地热能充当热源的地源热泵系统来供暖和制冷具有造价低、系统运行费用低和结构简单的特点,并且是一机多用的方式来实现热暖和空调制冷。对北方地区而言,供暖是建筑能耗中的主要部分。以地热能为主要能源的制冷技术要比传统中央空调节能30%以上,上海世博会的世博轴,采用的就是中国目前最大规模应用地源热泵和江水源热泵技术的中央空调。在我国,浅层地热能的开发利用目前总体上还处于起步阶段。随着我国能源结构的战略调整和热泵技术的逐步提高完善,浅层地热能也将成为一种备受重视、得到积极开发利用的新型能源。

　　参考文献:

　　【相关文献】

　　[1]朱家玲.地热能开发与应用技术[M].北京:化学工业出版社,2010.[2]国土资源部地质环境司.浅层地热能[G].全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集.北京:地质出版社,2007.

篇二：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响篇三：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　地热能是清洁环保的新型可再生能源，我国地热资源储量丰富，分布广泛，发展前景广阔，市场潜力巨大。地热能来源的三种说法，一是来自大地热流即地球内部，二是来自太阳能，三是大地热流和太阳能共同作用的结果。积极开发利用地热能对缓解我国能源资源压力、大气污染防治、促进生态文明建设均具有重要意义。相比传统燃煤的供暖方式污染性高，已经无法满足日益发展的社会条件。为了适应社会的可持续发展要求，采用地热能源进行供暖，相较于传统的供暖方式，更加清洁，可淘汰煤炭等能源的使用，降低了环境污染，对社会的生态发展有着积极的作用。本文对地热能源在供暖方面的优势做出了分析，探讨了地热能源在供暖、制冷方面的作用进行论述。

　　标签：地热能源

　　供暖

　　制冷

　　作用及影响

　　随着能源人民对美好环境需求不断提升，在能源的使用上，我国的能源产业逐渐向着低碳环保、安全高效的方向发展。可再生能源成为能源产业发展的新方向，已经在多个方面应用推广。地热能源是一种取热不取水的新能源，地热能供暖环保、安全，给社会经济带来了良好的反响，所以被人们广泛应用。利用地热能供暖、制冷其更加经济环保，是利国利民的优质能源。

　　一、地热能源在供暖、制冷方面的应用优势

　　1.1地热能应用的优势

　　地热能合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐，距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳，除地热发电外，直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到较快发展，社会影响巨大，有较强推广价值，地热能在地球表层以下接近均匀分布，从地下水、地下土壤和江河湖海等地表水中都能采集到地热能，可以根据项目的条件在周边就近提取和利用，不需要大规模的集中开采和远距离输送，不需要大规模一次性投资建设。中深层和浅层储量巨大，据测算，我国近百米内的土壤每年可采集的浅层地热能是我国目前发电装机容量4×108kW的3750倍，而百米以内地下水每年可采集的浅层地热能也有2×108kW。

　　1.2地热能取热不取水，可减少环境污染

　　地热资源，地下水在多孔性或裂隙较多的岩层中吸收地热，其所储集的热水及蒸汽，经适当提引后可为经济型替代能源。地热能源属于清洁型可再生能源，将其应用到供暖方面，主要是通过深层地下水的循环系统，利用换热设备，取实现对建筑物的供热。利用的地下热水经过换热设备后，100%直接密闭回灌到同一地层，取热不取水。此过程使用的能源很少，降低了对能源的使用率。除此之外，在建筑物内用地热供暖能够使温度分布均匀，温度梯度较小，从而减少了对

篇四：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　浅谈地热能源在供暖领域的应用

　　随着国家节能减排政策的推出以及地热能源开发技术的逐步成熟,地热能源将以其独有的优势取代煤、电供热、供电,成为居民小区供热能源的主体。

　　标签：地热能源

　　应用

　　1浅层地热能与热泵技术

　　地热能利用包括发电和热利用两种方式,技术均比较成熟,在发达国家已得到广泛应用,近5年来全世界地热能热利用年均增长约13%。浅部地热能是指地表以下的所有物质,比如地下水、沉积物、岩石等所含有的热量,以它们所具有的温度来显示。浅部地热能是一种可重复再生的、可无间断获取的、可持续利用的、清洁环保的能源,也是经济上可行、技术上可靠的能源。目前,从地下大约200米的深度内获得地热能源,用来提供房屋的供暖以及供冷(降温)所需的能源是没有问题的。

　　经过多年的研发与实践,以地下水开采井、井下换热器以及换热桩等技术途径获得浅部地热能源,这些技术与热泵技术结合使用。热泵可以从温度较低的热源中获取热量,释放出较高温度的、可利用的热量。使用水源热泵供暖,采用地源热泵技术,通过深埋于建筑物周围的管路系统将地下水在建筑物内部完成热交换,被称作“地温空调”。它可以彻底取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统,被称为21世纪的“绿色空调技术”。与传统冷暖空调相比,“地温空调”制冷制热速度很快,吹出来的风要柔和很多,不像传统空调那样干和燥热,而且省电。以传统分体式悬挂空调为例,夏冬两季平均耗电量约为1780W/h,而地温空调的耗电量仅为650W/h。

　　与燃烧天然气、煤炭或电力驱动的供暖系统比较,在向用户供应相同热量的情况下,热泵需要的常规电能要少75%,可以节约40%的一次能源,CO2的排放量约可减少68%,SO2排放量约可减少93%,NO2排放量约可减少73%,这可以大大改善城市大气污染问题。同时,对城市内的排热量约可减少77%,又可以大大缓解城市热岛现象。有资料显示,我国地下近百米深度内的土壤每年可采集的低温能量是我国目前发电装机容量4亿千瓦的3750倍,而地下百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。北京平原区按6900平方公里计算,每年可开采浅层地温能的资源量相当于1.4亿吨标准煤。

　　在德国,一个由71幢楼房、含有117个单元和1个公共室内游泳池组成的住宅区,是由与2个开采井和3个注水井相连的地下水热泵系统进行供暖的。地下水开采时的温度是10℃,重新注入地下时的温度是5℃。这个供暖系统已经有效地运行了30年。

　　如北京的大红门服装商贸城、京华饭店和福海住宅小区等近40万平方米面积的商业和住宅建筑,2005年开始使用新型的空调供暖设备——水源热泵,运用

　　地下水进行供暖。这是北京市首个大规模集中使用浅层地热能供暖的地区。使用水源热泵供暖,是将15摄氏度左右的浅层地下水抽出后,经过过滤去掉杂质,通过水源热泵系统,将水中的热能不断转换成热空气吹到房间中,同时被转换完热能的地下水全部再通过回灌井返回地下。根据北京市当时的供暖收费政策,市政热力供暖每平方米24元,燃油、燃气、电锅炉30元,燃煤锅炉19元,而浅层地热能取暖成本仅为15元。运用水源热泵技术,只需要用少量的电能,就可以将地下水中的热能转化为高位的能源使用,采暖时其能效转化比可以达到4比1以上,即消耗1千瓦的电能可以得到4千瓦的热量,与燃煤锅炉房方式相比,采暖可节能60%;与热电联产方式相比,采暖可节能40%。与其他供暖设备相比,采用水源热泵系统供暖初期投入成本比较高,一个采用井下换热器的供暖系统的投资成本要比常规的燃油的、烧天然气的或用电力驱动的供暖系统的投资成本高20%至30%。但每年的运营费用要低许多,根据2004年的核算,地热供暖系统必须在经过4到6年的运行后,其投资成本加上运行费用会比其他常规的供暖系统便宜。但考虑到能源价格的显著增加,在不远的将来,基于浅部地热的供暖系统只要运行1至2年后就会比常规的供暖系统便宜。如果将供冷包括在内,那从运行初始就将更加经济!

　　2深层地热能与开采技术

　　地球深处地热能是极其丰富的。钻探技术与以回灌为主的热储技术的进步是开发利用这种地热能的技术关键。

　　目前,这种技术进步使深部地热能在经济上具有了可行性。

　　3深层地热能与浅层地热能开采相结合

　　由于深层与浅层地热能开采技术的发展,实际应用中通常采用二者结合的设计方式。例如,北工大体育馆供暖时,从深层地热开采井中提取的温度较高的地热水,直接经过板式换热器将部分热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水,以达到基本不消耗电能的前提下解决一部分体育馆供暖热源;经过热交换后的地热水温度降低为45℃左右,该温度的地热水虽然不能直接用于供暖,但仍具有很高的品味,所以采用热泵继续提取45℃地热水中的热量交换给风机盘管中所用的供暖用循环水,以达到消耗少量电能的前提下解决大部分体育馆供暖热源的目的,经热泵提取热量后的地热水温度继续降低至15℃～20℃后,经回灌井回灌至地下。15℃～20℃的地热水回灌至地下后,经过大地地层的自身加热作用后,温度又自动变为50℃以上,在这一过程中,绝大部分能量来自于土壤,仅消耗微量的电能循环地热水,这也就是深层地热高效节能的原因所在。制冷时,从浅层水源空调开采井中提取的温度恒定为15℃的浅层地下水,经过热泵吸收风机盘管中所用的制冷用循环水中的热量,风机盘管中所用的制冷用循环水温度降低(约为7℃),从而实现制冷目的;而热泵将提取的热量释放到开采出来的浅层地下水中,浅层地下水温度升高至约25℃后,经水源空调回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的浅层地下水经与土壤换热后,温度又变为约15℃,如此周而复始,达到制冷的目的。在这一过程中,仅消耗少量的电能用于转换热量,而并非用电能产生热量,这也就是水源中央空调技术非常节能的原因所在。在整个供暖、制冷过程中,浅层地下水和深层地下水均不与制冷、供暖用水混合,而是形成单独的一个密闭循环系统,且均为物理作用而非化学作用,所以不会对环境和地下水资源产生任何影响,这也正

　　是地热资源属于绿色能源的原因所在。

　　在我国,这是一种新兴的产业,让人接受还需要有一个相应的过程。由于没有相关的政策,开发商并没有使用的积极性。比如,在某大城市,政府建城市热力管网每平方米要投400元,天然气则要投340元,而征收城市建设四源费时只收100元～200元,其中,热力部分只收取25元～50元,显然,政府有暗补,财政掏了大头。于是,许多用户倾向于选择政府已经买过单的城市热力和天然气。对于采用浅层地能供暖,用户是有积极性的,但房地产开发商则没有采用的积极性。另外一个原因是受我国普遍的生活条件所限,许多项目只考虑供暖,不考虑提供制冷,更不考虑提供热水,这样,地热供暖的优越性就不能充分发挥出来。

　　另外,即使是可再生资源不能无限度地攫取。因为地下的热能固然无限,但把它带动上来的载体——水,是会因为开采过度而减少的。浅层的高温地热开采到一定程度会出现温度降低,会产生地面沉降。含氟高的地热水,如果随意排放,还会污染浅层地下水。。

　　地热能源是可再生的清洁能源,能够利用在民用领域,将会有效减少民用能源消耗及污染,缓解能源紧张和供应的压力,为国家节能减排政策做出巨大贡献。是推动节能减排工作,获得良好经济、环保效益的有效途径之一。

篇五：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　地热能供暖制冷技术及应用

　　摘要：在人类对于可再生能源需求量不断上升的过程中，能源问题已经成为主要问题，在双碳战略的影响下，开发利用地热能已经成为大势所趋，地热能具有供暖技术、制冷技术，能够有效提升人居环境的舒适性。本文首先分析地热制暖和地热制冷技术，其次探讨地热能的应用，以期对相关研究具有一定的参考价值。

　　关键词：地热能；供暖制冷技术；应用

　　地热能源

　　地热能已经成为地球的主要热能之一，具有清洁作用，是资源比较丰富、可以安全使用的可再生能源，因为地热能的特点是可以持续运用、高效循环运用，所以能够降低排放温室气体的数量，有助于改良自然生态环境。地热能源的储量比较丰富，据相关专家估算，我国在中深层的地热能总储量相当于51.6万亿吨的煤炭能源，因此地热能在清洁能源中占据至关重要的作用，可能会成为能源转型发展的主要资源。

　　地热资源主要聚集在浅层位置、中深层位置、超深层位置，浅层地热资源可以用于地源热泵技术，中深层地热资源可以进行水热型资源的开发利用，超深层地热资源可以开展干热岩开采技术。若是依照温度进行地热资源划分，可以将温度在25摄氏度到90摄氏度的地热资源划分为低温地热资源，将温度在90摄氏度到150摄氏度的地热资源划分为中温地热资源，将高于150摄氏度的地热资源划分为高温地热资源。

　　地热制冷、供热技术

　　在夏季建筑物室内设计中，地热资源已经运用在空调的制冷设计上，为了有效处理制冷设计，相关单位需要合理使用地源热泵，地源热泵技术一般会运用在

　　地下土壤位置、地表水位置的热源，在夏季的时候将室内产生的能源吸收利用，且能够直接将其释放在地下水源和土壤中，因此地热能可以被称之为冷源。

　　通过使用地源热泵技术，可以充分运用地热能，不但能够切实满足建筑物在冬季的供暖需要和热水供应需要，而且能够对建筑物进行制冷处理，水源热泵在进行驱动的过程中需要从外界输入一部分能量，工作人员可以通过使用太阳能以及逆变器顺利完成地源热泵的供电处理，但是由于太阳能存在不稳定因素，因此在使用水源热泵的过程中需要运用电能进行辅助处理。

　　运用浅层地热能时，工作人员可以通过使用地源热泵达到制冷处理的目标，而深层地热能也可以用于制冷处理。通过地热储层的温度大小进行划分，可以将地热能划分为温水、温热水、温水三部分，其所产生的地热能源可以分别运用在采暖方面、制冷方面、温室养殖方面、农业灌溉方面，且大都运用在冬季时节，夏季一般不会进行地热能进行开发运用。

　　通过在传统地热开发系统中增设溴化锂冷水机组，在夏季的时候将中温地热水视为驱动热水，将溴化锂冷水机组和冷却塔运用在一起，可以形成制冷系统，配置冷却塔作为制冷系统使用。在冬季时候将中温地热水视为热源，将换热器以及热泵机组视为供热系统。结合冬季和夏季的负荷要求高效使用地热能源，可以降低煤炭、天然气等不可再生资源的使用频率。溴化锂冷水机组的制冷原理是通过在开采井内部使地热能流经地热管道再输送到换热器中，从而达到筛除热量的作用。

　　溴化锂冷水机组使用的吸收剂是溴化锂水溶液，运用的制冷剂可以在高温环境中处于沸点比较低的状态，在进行气化处理的过程中，会和吸收剂产生压力差，能够将空气中的水蒸气转化为溶液，并将其运送到发生器内部。由于冷剂蒸汽中含有一部分冷却水，可以吸收热能，利用地热能综合系统进行供暖处理和制冷处理时，并不需要在系统运行过程中花费额外的费用，系统结构复杂性比较低，一般会使用一机多用的形式达到供暖以及制冷目标1]。

　　低能的地热能可以应用在冬季的热泵中，能够提高室内环境的温度，已经成为室内供暖的主要能源。因此地热能又可以称之为热源。对于浅层位置的地埋管[

　　换热器而言，在使用地热能时工作人员需要完善好负荷平衡控制工作以及动态模拟工作。对于深层位置的地埋管换热器来说，需要使用供暖季运行、非供暖季节中止运行的方式。如果将地热能视为主要的供热能源，将其和中央空调进行比对分析可以发现，其在能源损耗方面比较低，节能效果可以达到70%。系统在冬季可以通过梯级地热进行供热处理，因为热泵机组可以在夏季和冬季两个季节使用，节能环保效果比较好。

　　3地热能的应用

　　3.1在冬季严寒地区的应用

　　在冬季严寒地区，通过使用浅层地热能，可以在发电以及供热方面发挥出显著的优势，近5年以来，世界各国在地热能应用上的年增长率超出20%，浅层地热能可以被充分运用，而且可以重复、连续运用，因此地热能已经成为当前比较主要的清洁能源之一2]。工作人员可以在距离地表位置200米左右的区域获得地热资源，可以用于室内供暖。

　　从技术应用角度分析，严寒地区通常会在浅层区域挖掘一些开采井或者埋置一些换热器获得很多地热能源，通过同时使用换热器以及热泵能够满足供暖需要。首先，热泵可以从温度比较低的热源之中获得比较多的热量，从而释放出高温、高热量，相关单位即可以直接使用地源热泵实施供暖，通过浅层地下水以及浅层土壤进行热交换处理，将其运用在建筑内部位置进行供暖供热，能够顺利完成热交换，因此地源热泵又可以被称作“绿色地温空调”。

　　与传统形式的供热技术相比较，热泵技术的制热速度比较快，而且可以进行分布应用，具有节电、节能的效力。通过综合使用热泵技术以及浅层地热能供暖系统，能够充分运用浅层的地热能源，冬季严寒地区通过合理使用浅层电热能源，可以降低在可再生能源的使用数量，能够避免燃烧煤炭能源进行供暖对于环境产生的污染。以北方地区为例，若是一个地区的供热面积达到7000平方米，每年相关单位需要开采用于供暖的地热能资源数量，相当于1.5亿吨的煤炭能源，地热能的节能效果比较好、热能转化率比较高，供暖效果比较好，而且对于环境的影响比较小。

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　　3.2地热能在建筑工程节能降耗中的应用

　　通过分析当前地热资源在建筑工程中的节能、减排运用可知，地热能在建筑能源上应用的比例比较大，在建筑能耗中地热能的使用方面，主要包括冬季供暖处理、夏季制冷处理。若是地热能可以直接进行就地取材，工作人员即能够运用地下地热能实施建筑室内的制冷处理、供热处理，可以有效缓解我国在可再生能源运用的压力，在一定程度上解决我国在能源方面正在面临的压力。除此以外，地热能已经成为比较常使用的绿色、环保可再生资源，将其应用在建筑工程中，能够有效提升人居环境的舒适性，且不会对生态环境产生恶劣影响，对于处理能源危机具有至关重要的作用3]。

　　热泵既可以用于制冷又能够进行供热，热泵的运行方式是通过向泵内输送一部分电能，可以将室内从高温环境转化为低温环境，也可以将低温环境直接转化为高温环境，实际上热泵是一种热量转化装置，通过消耗部分地热能发挥作用，可以将环境中蕴藏的能量挖掘出来，提升室内温度，而且热泵设备损耗能量通常低于供热量，说明热泵具有一定的节能效果。

　　结论：综上所述，在能源结构不断优化调整的背景下，我国已经地热能作为热泵技术的主要资源，相关单位通过不断优化调整地热能的应用情况们可以实现在冬季供暖、在夏季制冷的应用效果，有助于提升地热能供暖制冷技术的运用效果。

　　参考文献：

　　[1]王贵玲,杨轩,马凌,周佳琦,沈国华,王婉丽.地热能供热技术的应用现状及发展趋势[J].华电技术,2021,43(11):15-24.

　　[2]罗娜宁,任小庆.地热能供暖制冷技术及应用[J].清洗世界,2021,37(10):99-100.

　　[3]宫自强,张云鹏,侯艳.地热能供暖制冷技术及应用[J].北华航天工业学院学报,2012,22(02):1-3.

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篇六：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　浅部地热能在供暖供冷系统上的应用

　　1浅部地热能源

　　浅部地热能是一种可重复再生的、可无限量使用的、可无间断获得的、可持续利用的、清洁环保的和经济实惠的能源，在欧洲以及北美地区已经成功地应用了数十年。可以从地下大约200米的深度内获得能源。浅部地热能的利用是一项满足供暖以及供冷所需能源的重要措施。

　　浅部地热能是指地表以下的所有物质，比如地下水、松散堆积、坚硬岩石和岩浆岩体等物质所含有的热量，以它们所具有的温度来显示。一般来说，地表以下十到二十米范围内的地热温度受地面以上大气温度的影响，此影响程度大小取决于当地年度气温的变化范围。在这个深度范围以下的地热温度，每深一米将会大约增加0.03摄氏度。

　　地表以下的浅部地热能源，深度大约为二百米以内，可以利用于供暖以及供冷所需要的能源。实践中，可以通过地下水开采井、地热探针以及能源桩等技术途径获得浅部地热能源。这些技术也可以与太阳能技术相互结合使用。在供暖的实际应用中，此系统内必须包括热泵，用以将由地下水或者在地热探针内循环的热交换流体带来的温度提高到一定的水平，以满足那些能量需求较低的建筑物的供暖。

　　2热泵

　　一台热泵，与冰箱的相反，是一种从相对温度较低的热源中获取热量，在一些附加能源的帮助下，比如说一台压缩机，释放出较高温度的可利用的热量的机器。

　　低压部分高压部分压缩机发动机Source热源ofheat蒸发Evaporation液化Liquefaction热量利用HeatusingExpansionvalve减压阀

　　图1：热泵工作流程图，Sanner2004由电力作为驱动能源的热泵的效率，由两个参数来表示，性能系数（COP）以及季节性能因数（SPF）。

　　性能系数（COP）表示热泵的功效，这是一个对于特定工作条件下（温度比值），可用于供暖的热量与压缩机接受和消耗的电能的现值比。目前，热泵的COP值在5.0和5.5之间

　　变化。

　　季节性能因素（SPF）是表示整个热泵系统的功效（整个热泵系统包括由电力作为驱动能源的压缩机和用于输送在地下和热泵之间的热交换流体的循环泵），这是整个热泵系统年度产出可用于供暖的热量与此系统年度所需消耗的电能的比值。

　　目前，浅部地热供暖系统的SPF值在4.0与4.5之间变化。当SPF值为4时，表示：为了获得4千瓦/小时的热量只需要消耗1千瓦/小时的常规电能。换句话说，75%的热量可以从地下获得，而25%的热量从常规电能获得！

　　要取得较高的SPF值，可以通过降低供暖系统的温度来获得，因为那样的话提高热源温度的压缩机所需要的能量较少。

　　图2：季节性能因素与温度变化关系图，德国Neubrandenburg地热，2004地下浅部的温度特别受到场地海拔高度的影响，同时在人口密集的地区有所增加。

　　图3：德国科隆城市地下的浅部温度场分布图，颜色深度表示区域建筑物的密度，数字表示温度(°C)，Balke1974与燃烧天然气、石油或电力驱动的供暖系统比较，热泵需要的常规电能要少75%，同时二氧化碳的排放减少20%至25%。

　　3天然热量的获取技术

　　3．1浅部地下水

　　在浅部含水层具有较高或中等的导水性能的地区，地下水可以被用于供暖和供冷系统的能量来源。必须建立两个或多个地下水井。

　　图4：双井系统，StiebelEltron公司

　　2005图5：用双井法获取热量的流程图，Balke和

　　Zhu2004对于建筑的供暖，地下水通过开采井从含水层中抽出然后流入热泵，在那里，一部分的能量转换给供热系统。一般情况下，为了获得1千瓦的热量，地下水的开采必须达到0﹒25立方米/小时的流量。在循环过程中通过热泵被冷却的地下水由注水井重新回到含水层。

　　结果，注水井周围的地下温度下降。

　　图6至图8：注水井周围的温度场分布，Balke198在注水井周围形成了由温度场分布显示出的地热负异常。在冬天由于注入从热泵出来的冷水而造成地热负异常增加。该地热负异常立即造成各方面的地热重建，不包括最寒冷时期（在德国是2月至3月）的地面温度影响。然后，由于注入冷水的减少，以及不断增加的来自地面温度的影响造成的地热重建，地热负异常将减少。但是，含水层一定程度的降温将保留并持续到下一个夏季。图6至图8表示的是德国西部的单户人家的住宅应用浅部地热后形成的地热负异常情况。

　　地热负异常的范围和程度由下列因素控制：来自热泵的冷水的数量，冷水的温度，注水的方式，含水层性质，岩石和地下水的热传导性能，地下水水流速度，大气温度及其变化，大气降雨量，以及含水层以上的地表状况。

　　图9：供冷能量的获取流程图，Balke&Zhu2004为了获得冷水用于夏季建筑的供冷，地热井的功能必须改变：将上述的注水井改为开采井，原注水井周围的较冷的地下水，被从现在的开采井抽出，泵入建筑物的供冷系统，不需要用热泵。建筑内原用于冬季供暖系统的管道可以用于夏季冷水的循环。经过制冷过程以后，增温的地下水通过以前的开采井，即现在的注水井重新注入含水层，从而导致该地热井的周围最后形成一个增温带，可以被用作下一个冬季的供热热源。这样一种供暖和供冷的双功能应用极大地增加了该系统的效率。

　　这些地热井，多数情况下深度10到50米，可以建凿在同一个含水层内或者上下两个含水层中。注水井必须经过专门设计，装备有埋设于地下水水面以下的注水管道，以避免化学沉淀或者管道腐蚀。如果建凿于相同含水层，两个地热井之间的距离必须经过精确的计算，以避免水利和热力的短路。地热井周围降温的和增温的区域顺着地下水水流的方向分布，并且与地下水水流速度相关。如果地热井建凿在上下两个含水层中，那么两个含水层的地下水化学特征必须类似，否则可能会发生地下水中物质的沉淀或溶解。

　　两种情况下，在从开采井通过热泵到注水井的过程中，地下水都不能与大气或其它气体接触。

　　小结：如果含水层具有较强的导水性能，那么地下水是一种有效和经济的热能利用的来源，不仅是对单户人家的住宅，而且能满足较大的能量需求。

　　实例：

　　在德国Wulfen镇，一个由七十一幢楼房、含有117个单元和一个公共室内游泳池组成的住宅区，是由与两个开采井和三个注水井相连的地下水热泵系统进行供暖的。地下水开采时的温度是10°C，重新注入地下时的温度是5°C。这个工厂已经有效地运行了三十年。

　　3.2地热探针

　　地热探针由高密度聚乙烯（HDPE）制成的U形管或者两个U形管组成，作为热交换管，安装在建于松散的或固结的、含水的或干的岩层里的垂直或倾斜的钻孔内。作为供暖时，地热探针与热泵相连接。

　　图10：地热探针的功能示意图（德国Baden-Wuerttemberg州环境和交通部

　　2005）

　　地热探针（比如双U形探针）的热交换管内必须有比如水、水与乙二醇的混合液、或者氨水作为热交换剂进行循环，由一个小的循环泵驱动循环。热交换剂在热交换管内上下流动过程中，地下周围和交换液之间发生热交换。为了获得一个有效的能源传递，同时避免钻孔内发生地下水的垂向循环，钻孔内热交换管周围的空间必须被完全填满。一般情况下，用蒙拖石和水泥的混合物作为填充固定剂。通过这种方式，每米长度的地热探针可以获得二十至一百瓦的热能（多数情况下五十至八十瓦），这取决于周围岩石的温度、岩石的热传导性能，以及是否存在地下水和地下水的流速等。回到地面后，已增温的交换剂被导入热泵，交换剂的温度将降低5至10摄氏度，而供暖系统（低能量地面供热）的水温将增加到35至40摄氏度。大约75%的热量来源于地下，另外25%则从常规电能中获得，用于循环泵和压缩机以及减压阀的耗电，降低温度后的交换剂被重新泵入地下同一个地热探针内，重新进行增温。这样，冬季时地热探针周围的地下区域被降温，也就是说形成了一个地热负异常区。四周所有的热能连续不断地流向这个异常区。在下一个夏季内，地热探针周围的低温区使循环剂的温度降低，可以用于建筑物的供冷，在此情况下不需要热泵，而只需要循环泵。将地热探针周围的地下区域作为“热电池”，对建筑物进行供暖和供冷联合进行，可以极大地增加该系统的效率。

　　图11：地下“热电池效应”（Katzenbachetal.2002）

　　在交换剂被泵入地热探针以前，额外的热能和冷能可以分别通过在地面上的具有一定长度的交换管输入地下。夏天的热空气和冬天的冷空气可以对交换剂进行一定的加热或冷却，从而增强“热电池效应”。

　　在德国，地热探针的长度大多数情况下介于50米至100米之间，只有少数情况长度会达到200米。对于单户人家的住宅来说，多数情况下，一个或两个地热探针就可以满足需求。对于较大的建筑（工厂，生产车间，办公大楼，饭店，住宅公寓楼等）则需要安装数个地热探针。

　　图12、13：地热探针的安装实例（Zent-Frenger2006）

　　对于将应用浅部地热的大型项目，为了获得所需要的地热探针的最佳个数和深度值，建议在现场进行所谓的“地热反应试验”。所测得的数据可以用于数值模拟。

　　在德国，一个地热探针运行型的供暖系统的投资成本要比常规的燃油的、燃天然气的、或用电力驱动的供暖系统的投资成本要高20%至30%。但是它的运行费用要低得很多。

　　根据2004年的核算，地热供暖系统必须经过4到6年的运行后，其投资成本加上运行费用才会比其它常规的供暖系统便宜。但考虑到能源价格的显著增加，在不远的将来，基于浅部地热的供暖系统只要运行1至2年后就会比常规的供暖系统便宜。如果将供冷包括在内，那从一开始就将更加经济！

　　小结：地热探针的利用在任何地层条件下都可以进行，非常有效，尤其是将供暖和制冷结合进行时，则特别经济。

　　实例：

　　图14：德国Oetisheim的Varioplast公司

　　(据Systerma公司2005)

　　Varioplast公司从2002年起使用深度为130米的十五个地热探针用于浇铸模型机的设备排热。经过3年以后，交换剂的温度从原来的8摄氏度上升到20摄氏度。后者温度同样可以满足设备排热冷却水的需求。冬季时利用地热探针，用热泵辅助，对生产车间和办公室进行供暖。不需要其它的热量，而结果非常另人满意。

　　3．3能量桩

　　对于大型的建筑，还可以用能量桩进行供暖和制冷。这些能量桩是建筑物的基础部件（桩基、墙基、板基），与地下物质相接触，埋设有热交换管。

　　图15：能源桩结构示意图（Sanner2001）

　　桩基可以现场浇筑。在混凝土浇筑前，在基础桩体内配置有热交换管道。

　　图16-19：能源桩的现场浇筑（Zent-Frenger2006）

　　同样可以使用安装有热交换管的冲击桩，以及事先预制的混凝土桩。

　　图20：预制混凝土桩（Zent-Frenger2006）

　　用于循环热交换剂的内部管道系统，与上述地热探针内的相似。对于那些出于稳定坚固的目的而必须建造基础部件的建筑物而言，地下热交换系统不需要凿建额外的钻孔。因此能源桩的利用特别经济实惠。设计在建筑物以下的基础部件同样可以用于加强建筑物建造时所需要的工程开挖的稳定性。

　　图21-22：能源桩的安装实例（Zent-Frenger2006）

　　此外，能源桩可以与其它地面以上的建筑单元相结合，比如建筑物的地面和墙体，它们同样可以配置热交换管道。另外与通风系统的结合，使建筑物的空气状况控制或多或少达到能源自给。对于大型的建筑和生产车间需要特别的设计以获得最佳方案。

　　在德国，能源桩早在80年代就开始利用，比如工厂、体育馆、展览大厅、办公楼、学校、宾馆、博物馆和住宅楼等。

　　小结：能源桩的安装和使用对于较高能量需求的建筑物来说特别的有效和经济。

　　实例：

　　德国图宾根的KreissparkasseTuebingen银行，其主楼是用深度18-22米的150个能源桩进行供暖和供冷的。地下地层由卵石和砂石组成，地下水水流经过，温度为11．5摄氏度，地下水流速400米/年。这种水文地质条件保证了地下温度保持在常年恒定。

　　图23：瑞士Grabs的PAGO公司

　　2006（1=能源桩，2=连接管道，3=收集站，4=主管，5=制冷中心）

　　PAGO公司从1996年起利用570个能源桩从地下获得能量用于公司的供暖和供冷，效

　　果非常显著。在冬天获得每米能源桩35千瓦时的热能进行供暖，夏天获得每米能源桩40千瓦时的冷能用于房间空调和机器的降温。能源桩深度12米，安装在干燥的，淤泥质粉沙内，以4个能源桩为一组，呈方型顶角安装，四边间距为1．4米。在冬天结束时，交换剂在外面被冷空气降温，以便使能源桩周围的的地下温度降低。

　　图24：德国法兰克福的美茵塔（Katzenbach2002）

　　法兰克福的美茵塔建筑有112个基础桩（直径1．5米，长度30米），还有101个保护桩用于建筑开挖（直径0．9米，长度34米），热能负荷500千瓦。

　　参考文献：

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篇七：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　夏热冬暖地区应用浅层地热能供热制冷的必要性与优势

　　解决环境污染和能源危机问题是当今全人类的共同课题。在中国能源消耗中，建筑耗能的比例相当高，中国传统的空调系统，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，南方以自来水或环境空气为冷源的制冷机组解决夏季制冷问题。根据近年的统计，我暖和空调的能耗占建筑总能耗的55％，建筑能耗是相同气候条件发达国家的2-3倍。建设部提出，我国新建建筑全面执行节能标准，建筑能耗减少50%。近年来，空调负荷增长迅速，炎夏季节多数电网高峰负荷约有1／3用于空调制冷，使许多地区用电高度紧，拉闸限电频繁。目前，中国房间空调器和单元式空调机的产量已达世界第一，中国建筑业发展迅速，每年城市新增8-9亿平方米的住宅建筑和公共建筑，随着经济发展和人民生活水平提高，建筑耗能逐年大幅度上升。如2004年广西的建筑能耗已经超过全社会总能耗的20%，夏季空调高峰负荷已相当于在建的龙滩水电站540万千瓦的满负荷出力。如果不加控制，广西2010年的建筑能耗将比2004增加1倍，空调高峰负荷将近2个龙滩电站的满负荷出力，需要增加电力建设投资数百亿元。而目前美国每年安装约4万套地源热泵系统，这个规模意味着每年可以节约8.79×1011瓦的能量，相当于162个龙滩水电站。

　　1.夏热冬暖地区对供热制冷需求的特点

　　1.1生活热水

　　夏热冬暖地区地处亚热带，气候潮湿、冬季气温变化大（有时10℃

　　以下数天后又突然转暖为20℃左右）、夏季炎热，因此，热水洗澡天数占全年80%以上。长期以来，各种热水锅炉和家庭热水器为南方人解决生活热水问题，既有其便利之处，又有各方面不足和局限。燃煤锅炉成本低，但污染严重，一些城市已下文禁止使用燃煤锅炉要求改用燃油锅炉，但随着燃油价格的不断上涨，很多宾馆难以承受其运行成本；一些小型宾馆采用燃气热水器，但其安全性令人担忧，出现煤气中毒造成人员伤亡的事故时有发生；采用太阳能+电热辅助的形式，许多单位上了系统但在冬季却停止了使用，问题的焦点是，夏季气温高时热水用量少，此时太阳能提供的热水充足有余，到了深秋、冬季、早春季节气候寒凉，太照弱，热水温度不够，特别是每年的1、2、3月气候寒冷潮湿，阴雨连绵，而此时是需要热水量最多的时期，太阳能几乎不起作用，却只能以电加热为主，但其耗电很大，经济上让大家难以承受。

　　1.2夏季空调制冷

　　夏热冬暖地区尤其是两广地区夏季炎热，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施，但随着空调的普及，温室气体的排量越来越大，使得城市的环境温度升高，一方面，室外更加酷热高温，空气质量下降。另一方面，环境温度升高使得空气源热泵的能效下降，能耗更大，造成恶性循环。减排温室气体、提高制冷能效比是当前节能环保的迫切要求。

　　1.3冬季采暖

　　16摄氏度是人体对寒冷忍受程序的一个界限，低于这一界限，人就感觉舒适性差。进入冬季以后，南方绝大多数地方的气温都会降至16℃以下，尤其南方冬季的寒冷，是一种湿冷，使人感到寒冷刺骨。随着人们生活水平的提高，南方冬季采暖需求越来越旺，近年来电取暖器在南方呈畅销势头。但电取暖器和空气源空调取暖能耗都较高，而且舒适性差。但南方取暖负荷相对北方要小得多，冬季供暖时间也较短。因此，南方地区采用地源热泵技术供暖其成本及实现条件要求都较低，是较佳的能源利用方式。

　　1.4农业温控需求

　　随着农业科学种养殖技术的不断普及和提高，高附加值的养殖业、种植业发展越来越快，如温控农业大棚、牧禽鱼养殖等，这些农业技术，迫切需要能源消耗成本低的温控系统。

　　因此，寻求能实现制冷、采暖和供生活热水的稳定的节能环保系统，是南方城市与农村

　　发展的迫切需要。

　　浅层地热能、太阳能属于低品位能源，按照分级用能原则，最适合满足生活用能的需要。地源热泵技术是既开发利用了可再生的新能源——浅层地热源，又显著节能的不可多得的新技术，具有开源和节能的双重效果。被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。因此，利用浅层地热能（或与太阳能耦合）解决南方建筑制冷采暖空调、热水供应、温控农业，对替代常规商品能源，改善能源结构，保障能源安全，建设资源节约型、环境友好型社会以及实现可持续发展具有重要战略意义。

　　2.地源热泵的特点及优势

　　（1）、可再生能源利用形式

　　利用储存于地表浅层的低温热源和太阳能，它不受地域、资源、季节、气候、日夜时段等限制，真正是量大面广、稳定可靠而且清洁无污染的一种可再生能源。符合可持续发展的战略要求。

　　（2）、高效节能

　　制热系数高达3～4.5，而锅炉仅为0.7～0.9，可比锅炉节省70%以上的能源和30%～50%运行费用；制冷时要比普通空调节能15%～20%。

　　（3）、美观传统空调系统的换热器置于暴露的空气中，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。

　　（4）、保护环境设备的运行不需锅炉，没有燃油、燃煤污染。土壤源地源热泵只从地下取热或散热，不取地下水，没有地下水位下降、地面沉降等问题，是真正的生态合理利用可再生能源的方式。

　　（5）、多功能、系统控制和管理方便—套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。

　　（6）、寿命长、效益显著热泵寿命一般15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。

　　3.地源热泵的应用条件

　　3.1地源热泵系统简介

　　地源热泵GSHP（ground-sourceheatpumps）技术是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。热泵的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，按照逆循环工作。即热泵消耗较少量的高质能Ｗ通过循环从低温环境(温度为Ｔ0)中吸取大量的低温热ＱL，输出热量为ＱH=Ｗ+ＱL(用热温度为Ｔ2),从而回收利用了低温热ＱL（见图1）。由于全年地温波动小，冬暖夏凉，因此，冬季从地表浅层吸取低温热量，夏季向底下排放热量（吸取冷量），通过循环把热量从低温位提升到高温位，为用户提供冬季供暖、夏季制冷以及全年热水供应。系统只需消耗少量的高品位能源（如电能），就能获得高于输入能量数倍的热能效果，是一种高效、环保、节能的温控系统。

　　地源热泵系统，由室部分和室外部分组成，室部分包括热泵机组和风道系统或风机盘管系统，与传统空调系统相似。室外部分是地热能热交换部分，有埋地管系统、地表水系统和地下水系统三种形式。埋地管将闭环循环水埋于地表浅层土壤中，循环水经水管壁面直接与土壤进行热量交换。夏季循环水将制冷机组吸收的热量向土壤散热，冬季从土壤吸热并将热量经热泵机组传递至室。埋地管系统有垂直埋管、水平埋管和螺纹盘管三种（见图2）。

　　3.2我国浅层地热能资源概况

　　从土壤类型和土壤温度看，我国具有丰富的低温环境资源。1999年，瑞士学者Rybach指出，中国是世界上直接利用地热潜力最大的国家，名列世界第一，原因有2个：一是中国国土辽阔，近地表低温地热资源丰富；二是中国人口众多，采暖和制冷工业的基础相对薄弱，将来需求量无可比拟。

　　地源热泵技术所利用的能源是常温土壤中的能量，并不需要特殊的地热田或地下热水。它只要有足够进行热交换的浅层土壤（-3.5℃以上的土壤或地下水）就可满足地热泵所要求

　　的技术条件。中国城市中约有30％～50%的建筑物具备此条件。从气候区上看，从寒冷的到炎热的岛都可使用，尤其南方气候条件是夏热冬暖，需要较多的供热和空调装置。

　　3.3夏热冬暖地区的土壤特点

　　土壤属于多孔介质，是由矿物质和有机质构成其固相骨架、水和空气充填其中孔隙的三相体。土壤传输地热的能力及存储热能的能力与土壤的含湿量、地下水的流动有很大的关系。因此土壤的传热是由土壤中固相导热、液相导热及液体对流传热组成。当土壤中富含水分和有地下水流动存在时，土壤总的传热热阻大大减小，使得土壤具有较高的热交换效率。

　　夏热冬暖地区尤其是两广地区，雨水丰富，水源充足。丰富的水资源使得我国南方大部分地域属于富水土壤，土壤的含水率极高，且地下水位较高，为土壤热交换器闭式地源热泵系统应用提供了得天独厚的条件。

　　4.国外地源热泵技术应用状况分析

　　4.1国外应用状况

　　美国能源部（ＤＯＥ）和美国环境保护署（ＥＰＡ）均已确认，地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。1998年，美国暖通空调工程师学会的ASHRAE技术奖就颁发给一地源热泵系统。

　　地源热泵供暖空调的优势使其成为近年来世界可再生能源利用及建筑节能领域中增长最快的产业之一。在过去的10年中，大约30个国家的地源热泵年增长率达到了10％。它的主要优点是用普通的地温或地下水温，这在世界各国都可利用。地源热泵发展最快的是欧洲和美国，其他国家如日本和土耳其也正在积极发展地源热泵产业。目前世界安装的地源热泵系统的总容量和产热量达9500MW和52000TJ/y（14400GWh/yr），实际安装地源热泵的数量为80万套，世界主要国家安装地源热泵的情况见表1。

　　1985年美国全国共有1.4万台地源热泵，而1997年就安装了4.5万台，到2001年，美国达到安装40万台地源热泵的目标，降低温室气体(如ＣＯ2等)排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植404686公顷(100万英亩)树的效果，年节约能源费用可达4.2亿美元。而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中新建筑中占30%。据1999年的统计，在家用的供热装置中，地源热泵所占比例为：瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。

　　DouglasCane等对25个加拿大和美国的应用地源热泵的实例进行了跟踪调查，并按建筑类型统计了各个实例的年均费用，其中，最早投入运营的实例在1981年，最晚的为1995年，并且有20个实例是在1990年及之后投入运营。与传统空调系统相比，地源热泵系统在运行费用(主要包括能耗费用和维护费用)方面有较大优势。如在商业应用中，节能达到17%；住宅应用中的能耗则减少32.4%。

　　4.2国应用状况

　　中国地源热泵的研究和应用虽刚刚起步，但其对地方缓解能源压力、推动经济的作用正日益受到认同，地源热泵作为生态环境保护、高效节能和自然资源再利用的21世纪可持续发展的新技术和建筑环境供热制冷系统的换代产品，体现出旺盛市场需求的势头。国外的技术已相当成熟，为此，我们一方面要积极借鉴国外的先进技术和成熟经验；另一方面切忌生搬硬套、盲目引进，应该因地制宜、把握优势合理的利用浅层地热能，避免出现新的生态环境失衡。

　　我国从<,/SPAN>1995年开始学习和引进欧洲产品，直到1997年才出现有规模的地源热泵采暖工程项目，美国特别看好中国市场，美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项容就是地源热泵发展战略。该项目拟在中国的、和3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑，以推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的。到1999年底，全国

　　大约有100套供暖/制冷系统，而且全部为开式循环系统。2000年12月由日本政府无偿援助，日本地热工程株式会社负责，市地热开发和大学参与，在完成了一个1000ｍ2建筑面积的地源热泵供暖/制冷示项目，为国第一个闭式循环系统。2001年，大学、工业大学、建筑工程学院也纷纷建成了各自的封闭循环系统示工程。

　　近两年来，在我国北方，已成功建立了一批上规模的地源热泵应用示工程。建工学院、工业大学等具有较雄厚的理论基础并建立了典型的示工程，但这些示工程以采暖为主；在南方，以能源所为代表，主要以是地下水式地源热泵应用技术为主，土壤源的地源热泵应用技术在南方还非常薄弱。

　　目前，我国实施地源热泵工程主要有两大类：

　　（1）地下水源方式我国目前实际应用的地源热泵工程大部分是利用地下水源方式。事实表明，打井抽水虽然实施地下水回灌，由于循环消耗，仍不可避免的要损失相当一部分水源，加上抽水时虽有过滤网，但一些细纱粒移位或随水一起抽上来，日长月久会破坏地层结构，有些地方在抽水井附近出现了莫名的坍塌。我国一些地方也出现开式地源热泵系统运行短短几个月，就造成回灌通路细纱堵塞甚至无法回灌造成废井的状况。因此，打井抽水在一些城市是受到严格控制甚至禁止的。

　　（2）土壤换热器的闭式系统我国闭式系统的土壤换热器以垂直U型埋管居多，实用经验还非常有限。北方地区实施的大多数采暖工程属于贫水土壤，由于干性土壤传热性能差，垂直埋管深度一般要超过60米，而换热量则一般小于50W/m，使得埋管的总埋深较大，往往造成初期投资大，效果不够理想，一般用户难以接受。一些地方没有经过长期地温变化监测，实施几万平方米甚至十几万平方米的大型地源热泵取暖系统，很难预计，几年后或十多年后这样的系统其效率和对周围的地温影响如何，北方已有些系统在运行两三年后出现效率明显下降的情况。

　　两广地区土壤源地源热泵技术研发及应用情况

　　5.1技术成果水平

　　2005年3月，广西科技厅组织专家对广西大学完成的“亚热带及温带地区地源热泵供热制冷节能系统技术研发”科技项目进行了技术鉴定。专家的鉴定意见为“该项目针对我国南方亚热带及温带气候，采用了地源热泵-冷却塔混合型冷热源应用技术，有效地实现了自然资源的互补利用，在地源热泵系统配置、能源优化和自动控制方面取得了较大的研究进展，在对地源热泵技术的系统集成与优化应用方面有较大的创新。该项目针对亚热带及温带地区在利用浅层埋管技术、优化埋地换热器及系统节能方面达到国领先水平。”

　　产品质量检测单位是国家空调设备质量监督检验中心，经现场检测，例工程市三中空调-热水系统在运行两年多后，其机组制热水工况的能效系数COP达4.5，系统的能效系数COP达4.0，换热量大于60w/m。

　　5.2知识产权情况

　　广西大学已申请地源热泵相关设备发明专利1项，实用新型专利2项，自主开发地源热泵系统设计软件一套。其中“太阳能-地源热泵空调热水设备”已经获得国家实用新型专利（专利号：ZL2.8），该技术有别于国外以太阳能集热通过储热罐方式作为热泵的辅助热源的形式，克服其效率低、体积庞大弱点，本专利采用独特的太阳能吸热方式，大大提高太阳能的吸热效率和减少了集热面积，而且浅层地热能-太阳能互补利用，使系统始终保持高效节能运转，制热能效比在1：4以上。“多用途节能型热泵孵化机”已经获得国家实用新型专利（专利号；ZL03246721.4），与电热孵化系统相比节能50%以上。

　　5.3技术研发及实际应用情况

　　2004年12月广西大学科学技术研究重点项目“地源热泵-太阳能复合型节能环保冷热源系统的研究和开发”立项。2004年5月广西大学与工业大学签订了关于

　　“地源热泵复合

　　型节能环保冷热源系统”项目合作研究协议和应用工程合作协议。2005年1月广西大学与工业大学签定了“共建工业大学地源热泵实验室”合作研究协议并挂牌成立，2005年5月实验室已安装地源热泵-冷却塔混合型空调-热水系统和实验测试系统并投入运行工作。2005年7月两校“地源热泵技术研究开发”合作被列为九加二泛珠江三角洲的区域合作，由两校校长于在签定。2005年两校合作申报了市科技攻关引导项目“地源热泵－太阳能－冷却塔耦合型节能环保联供系统”并获得立项。2006年8月由两校共建的地源热泵实验室实施工业大学龙洞校区学生公寓的太阳能+地源热泵系统示工程（改造原有的太阳能+燃油锅炉热水系统），现工程已安装完毕，正在调试运行，试运行效果表明系统技术可行，有效实现了两种可再生能源的互补利用。

　　目前广西大学和工业大学根据南方土壤和气候实际，已形成了一套由土壤换热器（同时可灵活组合冷却塔、太阳能集热器）、热泵机组、控制系统等科学集成的工程系统技术。拥有富水土壤换热器垂直浅埋管技术、自然能源优化互补利用技术、夏季工况热量多级分流技术、自动控制等多项自主创新技术。不需抽取地下水、因地制宜、设计灵活，避免了过度取热形成冻土或排热量过大形成干燥土壤所引起的新的生态环境失衡等种种弊端。真正体现了可再生能源良性的、生态的合理利用。

　　广西大学和工业大学已在两广地区实施了近二十项地源热泵、空气源热泵工程，已实施的典型工程概况见表2。

　　主要技术特点及优势如下：

　　（1）充分利用南方富水土壤的传热优势，换热效率高

　　根据南方亚热带及温带地区土壤特性：地下水位高，土壤含水量丰富、液相对流传热起重要作用等，提出相应的土壤换热器设计理论和方法，实施土壤换热器垂直U型管的浅埋方式。经实际运行测试表明：富水土壤垂直U型管的换热器采用浅埋方式行之有效，在埋管深度比常规大大减少的情况下（约减少50%），仍获得换热效率明显高于我国北方地区在干性土壤实施工程的效果。例工程——市三中的地源热泵系统，在埋管深度＜32米时，获得＞60w/m的换热量；地源热泵机组制热水工况的性能系数＞4.5，系统制热性能系数达4.0。制热水与电锅炉比节能70%以上。因此，根据该项目技术的优势，项目产品的主要覆盖围为南方亚热带地区，并可依靠广西的区位优势扩展到东南亚一带。

　　（2）充分利用南方暖气候优势，自然能源互补利用

　　南方常年需要生活热水，本项目技术充分利用亚热带及温带地区暖气候优势，系统热源侧采用垂直管浅埋方式的土壤换热器并灵活组合冷却塔、太阳能集热器等。制热供暖工况采用土壤热源与空气热源间歇或互补运行方式，避免了国一些地源热泵系统由于过度取热，运行一段时间后出现效率下降的问题。在空调供冷和供热水的冷热联供工况下，采取二次能源利用、热量多级分流技术，利用部分空调废热制热水，可显著降低土壤换热器的散热负荷，综合能效比达1：7以上。这样，根据全年冷热动态负荷来智能控制及合理匹配系统，不但可有效平衡浅层土壤的冷热负荷，解决南方冷负荷大于热负荷问题，而且可减少系统地下埋管换热长度30%以上。

　　（3）空调工况热量多级分流，能源利用率高

　　南方夏季冷负荷大，制冷所需的埋地盘管长度要远大于加热所需的盘管长度。本技术采取热量多级分流技术方案，将制冷产生的热量用于制热水、向土壤和冷却塔散热，空调工况制热水不耗能，大大提高了能源利用率，并减少了制冷所需的埋地盘管长度，降低了系统的初期投资。

　　（4）工程投资成本低

　　由于富水土壤可以采用垂直埋管的浅埋技术方案和独特的回填方式，显著降低了土壤换热器的成本，大大降低了实施难度，扩大了市场的可容纳程度；系统匹配功率低，例如市三中2500多人的学生公寓，其地源热泵热水系统运行匹配功率小于60KW，不到原来设计电热水锅炉功率的1/10，大大减少了电扩容投资。因此，工程投资可比国同类技术减少10%以上。

　　（5）运行成本低

　　由于综合采用上述多项技术，系统节能效果突出，系统投资通常能在2-3年从节省的能源开支中回收，以后便进入低成本运行状态，用户满意认可。

　　（6）一机多用、自动化控制程度高

　　系统集成程度高，一套系统实现了供热水、采暖和供冷多重功效。系统运行参数实时数字显示，可随时根据需要进行调整和监控，而且配置远程控制接口，可实现远程控制，利于最佳能耗自动控制。

　　（7）系统稳定可靠、技术成熟

　　实施的系统有多个已连续运行几年，有的长达4年，反复经历了春、夏、秋、冬四季各种气候条件和多种工况的考验，均能满足生活热水、采暖及供冷的需要。运行效果证明该系统技术成熟。

　　（8）环保性好

　　系统不抽取地下水，不存在影响地下水源和破坏地层结构的问题；没有向大气排热、排冷和排烟等污染问题，真正的绿色环保能源利用。

　　6、两广地区地源热泵技术应用实例

　　6.1土壤换热器与冷却塔并联的冷热联供混合型地源热泵系统

　　土壤换热器与冷却塔并联形成了3种运行模式：当环境温度低于一定温度时，使用1＃水泵，混合型地源热泵系统的低温热源主要是土壤热源，主要原因是环境温度太低冷却塔无常工作；当环境温度高于一定温度时，使用2＃水泵，单独使用冷却塔吸收空气中的热量，这时冷却塔的换热效率高于土壤换热器。当温度处于一定围之时可以同时利用土壤热源和空气热源，可以减少和防止土壤换热器由于过度取热而导致系统性能下降。系统夏季每天供应50℃左右的生活热水约65吨，冬季每天供应生活热水量约为110吨。系统于2003年元月开始运行，经历了三年多春、夏、秋、冬四季连续运行，系统一直能保持高效运行，满足学生公寓的生活热水需要。同时，还能实现部分房间的冬季供暖和夏季供冷。夏季实现冷热联供，即利用制热水产生的冷量给部分房间供冷，实现能源二次利用，综合能效比大于1：7。

　　6.2土壤源与空气源并联的混合型地源热泵系统

　　系统由一台热泵机组组成，热泵机组的额定功率各为5.4KW，制冷剂为R22；循环水泵的额定功率为0.75KW；土壤换热器采用U型垂直埋管方式，材料为PPR管φ20ｍｍ×4ｍ；钻井平均深度为23.87ｍ，地下水位为6m，总钻井埋深为405.8ｍ。土壤源和空气源并联组成三种运行方式：当环境温度低于一定温度时，混合型地源热泵系统的低温热源主要是土壤热源，此时采用土壤源的制热能效比高于空气源；当环境温度高于一定温度时，空气源的换热效率高于土壤换热器，所以单独使用风扇吸收空气中的热量；当环境温度处在一定围之时，可以同时综合利用土壤热源和空气热源。这样可以防止或减少出现土壤换热器由于过度取热而导致系统性能下降的现象。系统于2004年9月5日开始运行，经历了春、夏、秋、冬四季，连续两年多的运行，均能保持稳定高效运行，满足该栋公寓学生的生活热水需要。

　　6.3太阳能-冷却塔耦合型地源热泵系统

　　采用土壤换热器与太阳能（或冷却塔）耦合方式，系统主要由热泵机组、太阳能集热器、冷却塔保温水箱等组成，通过自动控制系统，可根据情况选择多热源或单热源，有效地实现了太阳能和浅层地热能两种可再生能源的互补利用。热泵机组的额定功率为8.2KW，制冷剂为R22。土壤热器采用U型垂直埋管方式，材料为PPR管φ20ｍｍ×4ｍ，平均钻井深度为28.67ｍ，地下水位为4.5m，土质基本为细质沙土，含水量极为丰富。土壤换热器总钻井埋管深度为401.38ｍ。该系统充分利用了南方太阳日照充沛、暖气候（采用冷却塔吸热）和富水土壤的优势，能保证全年不同气候条件下稳定的高换热效率（COP＞4.0）。

　　7.国家的相关政策

　　国家大力提倡和鼓励可再生、可持续发展能源—地热的发展利用，相继出台了一系列法规和政策。

　　《中华人民国节约能源法》第四条规定：“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”，而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。

　　建设部《民用建筑节能管理规定》第四条规定：“国家鼓励发展太阳能、地热等可再生能源的应用技术和设备”。

　　国家经贸委《2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点》指出：“积极推广地热采暖和地热发电技术”，“加快地源热泵技术的引进和开发，加速国产化。要大力开拓地热采暖市场，到2005、2010、2015年地热采暖面积分别达到1500万、2250万、3000万平方米。要积极推动地热的综合利用”。

　　夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134—2001，J116—2001)第6.0.7条：具备有地面水资源（如江河、湖水等），有适合水资源热泵运行温度的废水等水源条件时，居住建筑采暖、空调设备宜采用水源热泵。当采用地下井水为水源时，应确保有回灌措施，确保水源不被污染，并应符合当地有关规定；具备可供地热源热泵机组埋管用的土壤面积时，宜采用埋管式地热源热泵。”

　　《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作。

　　建设部关于贯彻《国务院关于加强节能工作的决定》的实施意见（建科[2006]231号）指出“到“十一五”期末，太阳能、浅层地能等可再生能源应用面积占新建建筑面积比例达25%以上。”

　　8.夏热冬暖地区应用地源热泵技术的前景

　　学校、宾馆、医院、写字楼、住宅小区等是需要集中供暖（水）、制冷的大户，是可再生能源应用的市场主体。以全广西有660个大户，每个大户解决制热供冷5000平方米（共约330万平方米），每平方投资300元计，即每个大户投资150万元，便有近十亿元的市场容量。2004年广西电能耗456亿千瓦小时，炎夏季节多数电网高峰负荷约有1／3用于空调制冷，即空调能耗大于50.16亿千瓦小时；热水能耗方面，如按广西宾馆床位50%，每人每天100公斤热水计算（根据有关资料，广西现有宾馆6.73万），在校大学、中学生人数按60万人计算（每人每天30公斤热水）。根据优化利用地热源和空气源，空调和采暖平均节省能耗30%，地源热泵制热水比电锅炉节省70%以上，则空调、采暖和热水能耗年节省16.1亿千瓦小时，每年可为广西节省17%以上的建筑能耗。如每年推广应用50万平方米，“十一五”将可实施250万平方米，将为广西每年节约大约36300吨标准煤。

　　浅层地热能的应用开发，对高产、高附加值的大棚农业、畜牧业及生态旅游业的发展也有非常可观的经济和社会效益前景。以广西80多个县，每个县有20个应用点，以每个点投资8万元为计，市场容量近1.3亿元。

　　广西和附近的南方省份如、、、、，有许多地方有着与两广相似的气候和土壤条件，可以吸收消化并完善现有技术进行开发利用浅层地热能，粗略估计其市场容量接近100亿元。

　　广西是中国唯一与东盟既有陆地接壤又有海上通道的省区，目前已建成与东盟国家交通的陆、海、空立体交通网络。东南亚国家地处亚热带地区，有着与广西（中国南方）相似的土壤特点，气候条件也相似。所以在东南亚可以有着众多的至少相当于广西的本项目产品的潜在用户。目前，已有越南、新加坡等国家的多方客户与课题组洽谈应用合作意向。所以，广西可再生能源（浅层地热能+太阳能）的技术和产业，面向东南亚市场，有着天时地利的优势。

　　地源热泵空调可形成独立的产业,先供给城镇居民制冷采暖、生活热水,根据可能再相继发展烘干、温室、养殖等地源热泵综合利用产业,可成为乡镇地区的带头产业。地下换热器的设计寿命为50年，其余设备寿命在15年以上，而投资节能所产生的效益较大，一般2-4年可收回投资，属低风险、高效益的节能环保投资。

　　可见，根据夏热冬暖地区水土资源的有利条件和现有独特的技术优势，如抓住有利时机，加快地源热泵产业化步伐，实现地源热泵设备、太阳能-地源热泵复合系统设备、自动控制系统、技术实施智能化软件的商品化、系列化，建立一套适应南方气候和土层结构的地源热泵设备、施工及应用的标准体系及规程，相信在国乃至国际市场都将具有较强的竞争优势。

篇八：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　浅谈地热能源在供热领域的梯级利用

　　摘要：地热资源是一种非常清洁的可再生能源，它可以代替现有的很多能源，通过利用地热资源，对于我国能源结构的优化也有着积极作用。地热资源价格比较低廉，可以有效减少能源成本，地热资源清洁度比较高，可以减少二氧化碳排放量，对于环境保护有积极作用。

　　关键词：地热能源；供热领域；梯级利用

　　前言

　　随着国家对绿色化发展的倡导和重视，地热资源也因为它的清洁无污染备受人们的关注和认可。地热资源储藏于地壳内部，它将水、矿、热集于一身，在当前，我国的科学技术日益成熟，因此通过运用科学技术，可以更好地开发地热资源。无论是中国还是全世界，人类对地热资源的开发主要是将其运用到发电之中，除此之外，还有其他各类行业对于地热资源的应用也有所涉及，比如空间采暖、洗浴、医疗、旅游、种植以及养殖等行业中。在我国的很多大型城市，由于经济发展快人口数量多，为了实现绿色生态化发展，用地热取代了原先的常规能源，这是当前和未来发展的新趋势。

　　1地热主要分布

　　根据调查发现，目前全球的地热资源主要分布在以下三个地方

　　：环太平洋沿岸的地热带，从大西洋中脊向东横跨地中海，中东到我国滇、藏地热带以及非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。地热水资源放出的热量是非常大的，相关研究者调查发现，全球范围内存在的地热资源绝大部分都是中低温，而且，热泵技术的大力采用更是让地热资源摆脱了地域限制的影响，如今，地热资源除了不在两极出现，在世界其他各地都有出现。

　　2浅层地热能开发利用方式

　　2.1地源型利用方式

　　地源型利用方式是传热介质通过竖直或水平的地埋管换热器与岩土体进行热交换，又称地埋管换热系统。其工作原理是传热介质在密闭的竖直或水平地埋管中循环，利用传热介质与岩土体、地下水直接的温差进行热交换，进而通过热泵技术实现对建筑物的供暖和制冷，以达到利用浅层地热能的目的。当建设工程可利用土地面积有限，建筑冷热负荷较大时，可考虑使用垂直地埋管方式。当场地可利用面积大，地下水位较高，冷热负荷量较小时，可以使用水平埋管换热方式。

　　2.2地下水源型利用方式

　　地下水源型利用方式是通过地下水进行热交换，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统，又称地下水换热系统。在地下岩土中凿建取水井，利用水泵直接抽取地下水，通过间接或直接送水至水源送水至水源热泵机组与制冷剂进行热交换，经提取热量或释放热量后，再回灌到地下。地下水直接利用系统，即把地下水直接送到热泵机组，通过机组内换热器实现冷热量的交换和输送。地下水间接换热系统，即在直接利用系统管路中，在井口增设地下水/循环水板式换热器隔离回路，地下水从抽水井抽出送至井口板式换热器，经过循环水泵，与热泵机组低温水换热，地下水换热后，再从回灌井回到地下含水层中。地下水间接换热系统主要用于地下水水质不能满足热泵机组要求，且不易处理时采用。应用地下水换热系统时，对水源的原则要求是水量充足、水温适度、水质适宜、回灌顺畅。

　　2.3地表水源型利用方式

　　地表水源型利用方式是通过地表水进行热交换，又称地表水换热系统。根据热泵机组与地表水体换热方式的不同，分为开式地表水热交换系统及闭式地表水热交换系统。就是利用江河湖泊等地表水作为热泵机组的热源，通过水泵和输配管路将水体的热量传递给热泵机组，或将热泵机组的热量释放到地表水体中。开式地表水换热系统和地下水直接利用换热系统相似，从水体底部将水通过管道输送到热泵机组中，进行热量交换后，再通过排水管又将其输送回湖水表面，但水泵的吸入口与排放口的位置应相隔一定的距离。闭式地表水换热系统通过放置在湖中或河流中的换热器与热泵机组连接，吸收或放热均通过地表水换热器内的循环介质进行。地表水换热系统要求建筑物必须临近地表水体，且地表水体有稳定

　　可靠的面积、水深和水量等。在进行设计时必须考虑地表水体的容量，系统的排、取热量不能超过水体的热容量范围，以免造成地表水体的污染。地下水源型换热系统和地表水源型换热系统称为水源型热泵系统。

　　地热资源的开发及利用

　　地热资源的利用主要集中在两个方面，一个是发电，另一个是非发电。非发电就是对地热资源进行直接利用。步入21世纪以来，全球很多国家都对地热资源进行广泛利用。经验表明，高温资源主要用于发电中，地热资源在发电之后，排出来的热水可以直接利用。这就为很多行业提供了很多便利，并且减少了资金投入。而中低温地热资源主要是直接利用。直接利用就是地热资源不进行能量转换，而是直接对热水（汽）能量进行利用，利用的行业比较广泛，主要有工业和农、林、牧、渔业及人民生活等方面。

　　3.1地热发电

　　利用地热资源发电的优点比较明显，它的成本非常低，相比于水电、核电甚至是火电来说，地热发电的成本要低很多，这就可以在很大程度上降低成本。而且，通过地热发电，因为它完全不会受到天气季节变化的影响，所以对于环境的污染也是轻微的。从这里可以知道，地热资源对于环境保护和绿色化可持续健康发展都是非常有利的。

　　3.2地热采暖

　　地热采暖也是当前被利用得极为普遍的，这完全是因为地热采暖的优势特别明显。通过地热采暖，可以让室内的温度达到适中，带给居住者极好的身心感受，让他们时刻感受到居住环境的美好惬意，这和时下人们的生活观念非常一致。而且，地热采暖还可以有效节约燃料，对环境保护有一定的积极作用。随着全球范围内经济的快速发展，环境保护已经被各国领导人予以高度重视，就拿我国来说，经济的发展必然伴随着环境的破坏，所以，党和政府大力倡导“绿水青山就是金山银山”。目前我国很多一线大城市为了实现生态发展，通过地热资源进行采暖，比如北京、广州、上海等地。

　　3.3地下热水在轻纺工业方面的利用

　　地下热水在轻纺工业中普遍利用，这还是取决于地热资源本身的优势和功能。对于特殊工艺而言，地下热水可以满足其各种各样的需求，而且还可以提高产品的质量，让产品更好地满足顾客需求，有效增加产品的销售量。除此之外，轻纺工业生产中利用地下热水，还可以达到节约煤炭和电力的作用。根据调查发现，很多工厂自从利用地下热水以后，产品质量和销售都有了极为明显的改善，工厂的收益也极大提高，这对于轻纺工业工厂的未来发展而言，有着非常重要的积极作用。

　　3.4地下热水在农林牧副渔业方面的利用

　　从全球的分布来看，中低温地下热水资源的分布比较集中，主要分布在农村地区和边远地区，这些地区发展落后，无法为发电提供必要的条件和环境，也必然不能为城市和一些工厂提供所需。面对这种情况，就必须实行因地制宜的发展政策，根据农村及边远地区的地方特点，适宜将地下热水用于建设温室繁育良种、养鱼、灌溉农田、繁殖饲料和绿肥，这样就可以促进农村生产和经济的发展，对于农村和边远地区的长远发展有着非常重要的积极意义。

　　结束语

　　虽然在当前，地热能的利用面临着诸多问题，但相信在不久的未来，这些问题都会得到妥善解决，到那个时候，地热资源将会为人类创造更多的惊喜，也将会带领人类走向更广阔的未来。

　　参考文献：

　　[1]王贵玲，张薇，梁继运，等.中国地热资源潜力评价[J].地球学报，2017，（4）：448-459.

　　[2]齐俊启.献县地热资源开发利用现状与问题探讨[J].中国资源综合利用，2019，（6）：56-57.

篇九：论地热能源在供暖、制冷方面的作用及影响

　　地热能是指地下地层中的热能，它可以通过地热能发电机组转换成电能供给人们使用。地热能有很多用途，其中一些主要用途如下：1.供热：地热能可以用来提供家庭、公共建筑和工业厂房的供热。2.电力生产：地热能可以用来发电，通过地热能发电机组将地热能转化为电能。3.制冷：地热能可以用来制冷，通过地热能制冷机组将地热能转化为冷能。4.热水供应：地热能可以用来生产热水，提供家庭和公共建筑的热水供应。5.温泉：地热能可以用来提供温泉，温泉水温可以达到高达60摄氏度。6.生态环境：地热能可以用来改善生态环境，如在冬季维持温室植物的生长，改善养殖场的水温等。7.热泵：地热能可以用来驱动热泵，将地下的热能转化为室内的可利用能。8.地源热泵系统：地热能可以用来驱动地源热泵系统，将地下的热能转化为室内的供暖和空调能。总之,地热能是一种可再生、环保、经济的能源形式，具有广泛的应用前景和潜力。通过不断提高地热能技术水平和提高地热能利用效率，可以有效地减少对石油和煤炭等传统能源的依赖，保护环境并促进可持续发展。