图为利用浅层地能（热）应用技术建设的节能环保小区的模型。
南山 摄
编者按：对于大多数人来说，“浅层地能”还是一个陌生的字眼，但陌生并不能掩盖它巨大的潜力。当节能不再仅仅是呼声的时候，这个无处不在又常被我们视而不见的“绿色聚宝盆”正不断释放它的能量，不断带给我们新的希望。
任何一个新事物都有一个适应过程，在开发“绿色聚宝盆”的过程中，首先需要做的是技术的进一步成熟。但光靠科技人员唱“独角戏”还远远不够，还需要有关部门的精心引导，社会各界的支持配合。
可以预计，在不远的将来，“浅层地能”将拥有更大的舞台。期待这一天早日到来。
严冬时节，记者走进北京市海淀外国语实验学校的游泳馆，室内的温暖一下子让人甩脱了室外的寒意。许多孩子在29摄氏度水温的游泳池里嬉戏。“这里的暖气真足”，这是许多人进来的第一感觉，但是，游泳馆的负责人告诉记者，这里的供暖既不是“空调”，也不是“暖气”，游泳馆里温暖的源泉来自地下，仅仅利用距地面百米以内蕴藏的浅层地能，这个500多平方米的游泳池就可以做到四季如春。
无处不在储量巨大
“聚宝盆”浅藏地下待人识
“浅层地能的利用并不陌生。挖个地窖，冬暖夏凉，用来储藏一些粮食、蔬菜，就是一种利用浅层地能的简单办法。”杨自强博士现在主要从事浅层地能应用，他介绍说，浅层地能主要是指地球浅表层数百米内的土壤砂石和地下水中所蕴藏的低温热能，它的来源以太阳辐射为主，还有一小部分来自地心热量，是一种可再生能源，一般温度恒定。以北京为例，浅层土壤和地下水温度大概比年平均气温高3摄氏度左右，在15—17摄氏度之间。全国平均在25摄氏度以内。“我们脚底下400米以上的土壤层和地下水，就是‘浅层地能库’。从资源上来讲，它是无处不在。”杨自强说。
据专家测算，我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量达1．5万亿千瓦，是我国目前发电装机容量4亿千瓦的3750倍，而百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。由于储量巨大，分布普遍，因此许多专家将浅层地能比喻为一个巨大的“绿色聚宝盆”。
“虽然浅层地能无法取代传统地热和其他一些主要能源，但它有自己的独特应用范围。”国际地热协会理事、中国能源研究会地热专业委员会主任郑克棪教授早年在原地矿部搞了多年的地热勘探，他介绍说，和传统深层地热相比，虽然浅层地能能量低，但采集方便，风险也小了很多。“能源讲品位，浅层地能是一种低温低品位能源。”郑克棪说，建筑供暖制冷对温度要求不高，冬天20摄氏度即可，夏天27摄氏度左右。采集低于25摄氏度的土壤或地下水中5摄氏度的热量，经过技术处理集聚到50—60摄氏度就可以进行供暖，因此它非常适合给建筑物供暖，或者为生活热水提供热量。“这样，高品位能源，如石油、天然气等就可用到其他地方去，不必‘大马拉小车’。”
既节能、又环保、还安全
开发浅层地能很“划算”
在没有找到成熟、成本低廉的采集和利用技术前，人们一直对浅层地能“视而不见”。直到找到热泵这一“能量搬运器”，浅层地能才真正“破土而出”。由于能源危机，欧美国家在上世纪中后期开始研究将浅层地能利用和热泵结合的地源热泵技术，经过50多年的发展，这套技术在北美和欧洲已经非常成熟。在我国，地源热泵技术研究起始于20世纪80年代，最近5年开始大量应用于工程实践，与此相关的地源热泵产品应运而生，包括地下水源热泵、土壤源热泵和地表水源热泵等。
“地源热泵的工作原理和空调差不多，只是热源不同，而且整个过程无任何污染排放，因此，浅层地能是一种清洁环保能源。”杨自强解释说，“自然界中，水往低处流，热量也是由高温往低温传导。人们常见的水泵的作用就是把水从低处往高处送，热泵就是热传导的‘水泵’。要把低温的浅层地能集聚到50—60摄氏度的高温就需要热泵来工作。地源热泵就是使用浅层地能作为能量交换源，冬天吸收大地热量，夏季则排出热量，分别达到供暖制冷的效果。”
“地源热泵的效率很高。”郑克棪列举了几个数字，以供暖为例，空调效率是100％—200％，电采暖是100％，烧油是90％，烧煤50％，而地源热泵能达到300％—400％。“为什么？因为它用1千瓦的电驱动热泵后，可以搬运3千瓦的浅层地能。相对于使用煤、油、天然气供暖，效率自然就高，同时也起到了节能作用。”郑克棪说。
“在北京菊儿胡同小区，现在采用的是地下水源热泵供暖代替燃煤锅炉房供热，每平方米供暖折标准煤15公斤，与原燃煤锅炉房每平方米供暖消耗的25公斤标准煤相比，要节能40％。”中国建筑科学研究院空气调节研究所所长徐伟向记者介绍说，“如果每年能在2000万平方米建筑中推广应用地源热泵系统，光供暖就可节省70万吨左右标准煤，或5．2亿立方米左右的天然气，并减少约470吨的氮氧化物和40吨颗粒物的排放。”
利用地下水热量，或者以地下水为介质吸取土壤热量，提供完热量后，水还需回灌。这是否会造成地下水污染和地质结构破坏？“如果采用封闭回路方式，不管地下水是什么品质，含有什么，都不会造成影响。”北京恒有源科技发展有限公司副总经理王奔博士介绍说，根据北京市水环境监测中心从2001年到2005年对该公司几个地源热泵工程项目的长期跟踪，5年的跟踪监测显示，21项水质检测指标中，除了温度有所波动之外，其他都没有什么明显变化。而从应用地源热泵的北京市海淀区工程师宿舍的运行来看，5年来，土壤温度一直保持在15—16摄氏度左右。
郑克棪认为，地源热泵的地下水回灌，不大会造成地面沉降。“实际上地热水回灌已有几十年历史。小汤山温泉，一年要开采地下热水300万立方米，2005—2006年冬季供暖，8个井抽8个井灌，56％都灌下去了，这还不包括用掉的水。实际上，北京一年要用30个亿立方米的地下水，地面沉降不是很明显。”
土壤和地下水的温度就是能量来源，“因此井的结构和采集装置必须控制好，控制水量，使吸收的热量不能大到降低地下温度。这个才是关键。”一位从事地下水源热泵的工程师介绍，“不过一般来说，地下水是在流动，流动时候带进来新的水，同时也会从周边砂石吸取能量。一年按120天取暖季测算，我们一年当中最多降低1．5摄氏度左右。到夏天制冷的时候，热量又要送到地下，也会起到恢复一部分温度的作用。”
政策导向还需务实
“聚宝盆”期待叫好又叫座
据介绍，我国现有城乡建筑面积400多亿平方米，其中95％左右是高耗能建筑，而建筑能耗已占全社会终端能耗的27．5％，其中供热和制冷的能耗约占50％—60％，单位建筑面积采暖能耗相当于相同气候地区发达国家的2—3倍。在能源日趋紧张的今天，一度被人们视而不见的浅层地能如今有望拥有更大的舞台。
政府的导向似乎很明显：利用土壤源热泵和浅层地下水源热泵技术供热制冷已经成为财政部专项资金支持的重点领域；在“十一五”时期循环经济发展规划中，北京市明确提出了要实现到2010年热泵系统供热面积达到3000万平方米以上，并且从2006年7月1日起，大部分的北京市建筑物如采用地下(表)水源热泵将得到每平方米35元的补助，如果采用地源热泵和再生水源热泵每平方米补助50元；沈阳等城市也要求新建建筑采用地源热泵，并专门制订了相关扶持政策。
但具体的实施却并不尽如人意。“这笔补助不好拿，程序太复杂而且花费巨大，目前没有哪一家建筑开发商拿到过。”一家北京热泵企业负责人对记者说，“对我们来说，最关心的是电价问题，电费直接决定了运行费用。”他解释说，满足同样供暖制冷需求的情况下，如果对热泵执行非工业用电价格，而不是如电采暖一样使用更便宜的采暖季用电价格，就会造成“节能不省钱”的结果。而且目前的供暖收费上，地源热泵生产商和物业公司之间意见很难统一。“我们这个产业还需要国家更多的引导。”这位负责人说。
而对于老百姓来说，最关心的是冬天够不够暖和，夏天够不够凉快，同时性价比是不是合适。在记者的调查中，一些使用地源热泵供暖的小区，有的供暖不足，被人戏称为“挨冻小区”；有的则耗电量太大，在冬季使用地源热泵供暖，花的电费超出天然气供暖的取暖费不少。
有专家分析说，使用地源热泵的商场、办公楼等建筑一般采用集中供暖制冷办法，收费模式也相对简单。民用住宅小区的浅层地能投资运营模式则显得还不够成熟，要照顾到生产厂家、物业公司和系统运营商等多方利益。拿分户供暖来说，主要用的是电，电价就至关重要。目前来说，国家政策支持很重要，地源热泵本身的性能质量也需要更好地保证。
“地源热泵应用一定要讲适用性，一定要因地制宜。”徐伟说，不同气候、不同建筑、不同地质条件等都会使技术方案产生很大不同。目前我国地源热泵行业只有5—10年的应用，而较大规模的应用也只是最近四五年。从技术原理上来说没问题。但在实际工程应用环节，包括勘查设计、施工工艺、运行管理等方面，还在不断磨合中。
“目前市场并不规范，技术普及还不广泛，甚至一些监理方还停留在翻书本的状态。”徐伟说。作为新兴产业，很大一部分厂家看到地源热泵项目能赚钱，都抢着来做。“我私下里问过一些厂家，报价300元每平方米，实际成本不到200。”郑克棪说，而且目前产品质量良莠不齐，地下工程和“地上”热泵设备常常配合不好，要么造成能源浪费，要么就是出现质量问题。
“外面就有我们的‘盗版’，但我们也无可奈何，通过法律渠道交涉，进行得很不顺利。人家两三个人，推着个小车，两根扁担，就能开个小公司。”王奔说。
“不讲条件地一哄而上，会毁了这个发展前景广阔的产业。”徐伟总结了目前在推广地源热泵时候的三个现象：不该用的地方在用，不懂技术的人在安装，不懂运行的人在运行。
“未来15年，我国的建筑面积增量预计约为300亿平方米，地源热泵的市场未来发展也会很大。”徐伟认为，目前亟须建立用于地源热泵的水文地质资料库，培养专业的设计和施工人员，以及从地下地上形成完整的监管体系。
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