浅层地热规范(韩再生)

行业标准行业标准浅层地热能勘查评价规范浅层地热能勘查评价规范 DZ/T 0225 DZ/T 0225200920091 韩再生韩再生2011年220092009年年1212月月1818日，国务院总理温家宝在哥本哈根出席联合日，国务院总理温家宝在哥本哈根出席联合国气候变化大会讲话指出国气候变化大会讲话指出: :中国是新能源和可再生能源增长中国是新能源和可再生能源增长速度最快的国家。我们在保护生态基础上，有序发展水电，速度最快的国家。我们在保护生态基础上，有序发展水电，积极发展核电，鼓励支持农村、边远地区和条件适宜地区大积极发展核电，鼓励支持农村、边远地区和条件适宜地区大力发展生物质能、太阳能、地热、风能等新型可再生能力发展生物质能、太阳能、地热、风能等新型可再生能源。源。至年，单位国内生产总值二氧化碳排放强至年，单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降。在此基础上，我们又提出，到年单度下降。在此基础上，我们又提出，到年单位国内生产总值二氧化碳排放比年下降位国内生产总值二氧化碳排放比年下降，在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要，在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。付出艰苦卓绝的努力。一、编制的过程一、编制的过程二、浅层地热能二、浅层地热能三、规范内容三、规范内容四、应用情况四、应用情况34浅层地热能勘查评价规范浅层地热能勘查评价规范行业标准是由国土资行业标准是由国土资源标准化委员会水文地质工程地质环境地质分技术源标准化委员会水文地质工程地质环境地质分技术委员会归口、提出的，编制工作自委员会归口、提出的，编制工作自20062006年年4 4月开始，月开始，编写组在收集、查阅国内、外有关资料的基础上，编写组在收集、查阅国内、外有关资料的基础上，对运行的地源热泵工程进行了深入调研。编写组集对运行的地源热泵工程进行了深入调研。编写组集思广益，集中编写，思广益，集中编写，20062006年年5 5月份提出了征求意见第月份提出了征求意见第一稿。广泛发送给全国有关部门和专家征求意见。一稿。广泛发送给全国有关部门和专家征求意见。根据反馈的意见，完成了征求意见第二稿。该稿作根据反馈的意见，完成了征求意见第二稿。该稿作为国土资源部为国土资源部20072007年在北京召开的年在北京召开的“全国浅层地热全国浅层地热能勘查开发经验交流会能勘查开发经验交流会”的会议材料，进一步广泛的会议材料，进一步广泛征求意见。此后，又在中国资源综合利用协会、中征求意见。此后，又在中国资源综合利用协会、中国能源研究会地热专业委员会和多次地源热泵学术国能源研究会地热专业委员会和多次地源热泵学术会议、论坛和研讨班上，对技术规范进行了深入的会议、论坛和研讨班上，对技术规范进行了深入的研讨。很多专家提出了很中肯的意见。研讨。很多专家提出了很中肯的意见。规范编写组吸纳了各方面专家的建议，提出了规范编写组吸纳了各方面专家的建议，提出了送审稿和报批搞。经国土资源标准化委员会水送审稿和报批搞。经国土资源标准化委员会水工环分技术委员会的审查后，国土资源部各有工环分技术委员会的审查后，国土资源部各有关司局严格把关提出了修改意见，经部长签发关司局严格把关提出了修改意见，经部长签发后，已于后，已于20092009年年7 7月发布了月发布了浅层地热能勘查评浅层地热能勘查评价规范价规范。国土资源部将在全国组织调查评价，查清浅层国土资源部将在全国组织调查评价，查清浅层地热能资源，编制规划，保障浅层地热能持续地热能资源，编制规划，保障浅层地热能持续利用，加强监测，掌握开发动态。利用，加强监测，掌握开发动态。国土资源行业标准国土资源行业标准浅层地热能勘查评价规范浅层地热能勘查评价规范DZ/T 0225DZ/T 022520092009的发布，并在的发布，并在20092009年年7 7月月3131日实施，成为浅层地热能勘查的技术依据。日实施，成为浅层地热能勘查的技术依据。56我国能源结构情景和展望我国能源结构情景和展望我国可再生能源发展趋势我国可再生能源发展趋势70 0 200 200 400 400 600 600 800 800 1000 1000 1200 1200 1400 1400 1600 1600 1800 1800 20052005201020102015201520202020202520252030203020352035204020402045204520502050固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料地热地热太阳能热利用太阳能热利用沼气沼气生物质发电生物质发电光电光电风电风电水电水电百万吨标煤百万吨标煤地热资源是指能够经济的为人类所利用的地球内部的地热资源是指能够经济的为人类所利用的地球内部的热资源。地热资源的现代涵义包括：地热过程的全部热资源。地热资源的现代涵义包括：地热过程的全部产物，指天然蒸汽、热水和热卤水等；由人工引入产物，指天然蒸汽、热水和热卤水等；由人工引入（回灌）热储的水、汽或其他流体所产生的二次蒸汽、（回灌）热储的水、汽或其他流体所产生的二次蒸汽、热水和热卤水等；由上述产物带出的矿物质副产品。热水和热卤水等；由上述产物带出的矿物质副产品。目前可利用的地热资源有：天然出露的温泉地热资源；目前可利用的地热资源有：天然出露的温泉地热资源；通过热泵技术可开采利用的浅层地热资源；通过人工通过热泵技术可开采利用的浅层地热资源；通过人工钻井直接开采利用地热水（汽）资源和干热岩体中的钻井直接开采利用地热水（汽）资源和干热岩体中的地热资源。地热资源。8我国地热能直接利用 各类利用形式集中供暖集中供暖温室加热温室加热渔业渔业工业应用工业应用农业应用农业应用监测应用监测应用洗浴、浴疗和休闲洗浴、浴疗和休闲9地热供暖情况表地热供暖情况表 年份年份 19901990年年 19991999年年 20052005年年地热供暖面积（万地热供暖面积（万m m2 2）190190 800800 12701270地热供生活热水（万户）地热供生活热水（万户） 1 1 2020 3030二氧化碳减排（吨）二氧化碳减排（吨） 30873087 1299912999 2063520635氮氧化物减排（吨）氮氧化物减排（吨） 1158.651158.65 4878.54878.5 7744.6 7744.6 10112006年建筑能耗占总能耗为23%，发达国家一般为30-40% 近十年来建筑能耗几乎翻 一番。 1996-2006 1996-2006年我国建筑能耗发变化情况年我国建筑能耗发变化情况热泵的工作原理应用冷凝器排出的热量进行供热应用蒸发器吸收的热量进行制冷 12 温度 地表深度200 m22142015 m22 m浅层地热能是蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水等的地质体中具有开发利用价值的热能。指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200 m以内，温度低于25的热能。13 温度 地表深度200 m221415 m22 m浅层地热能是蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水等的地质体中具有开发利用价值的热能。指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200 m以内，温度低于25的热能。14浅层地热能的冷热源换热系统可分为地埋管、地下水和地表水换热系统。利用热泵还可以从低温地热尾水中提取热量，降低地热尾水的排放温度，增大地热利用温差。制热COP 3.1-4.7制冷COP 3.5-6.71516地下水地源地下水地源 热泵系统热泵系统（开式循环）（开式循环）地下水循环系统地下水循环系统建筑物空调系统建筑物空调系统含含 水水 层层开开 采采 井井回回 灌灌 井井地面地面电能电能1Kw水源热泵机组水源热泵机组4Kw4Kw3Kw3Kw15151 117冷冷温暖温暖温暖温暖冷冷温暖温暖温暖温暖温暖温暖地埋管地源热泵系统示意（闭式循环）153718热热热冷冷热热热热热热冷冷地埋管地源热泵系统示意（闭式循环）153026北京地区浅层地热不同深度变化曲线北京地区浅层地热不同月份变化曲线19能源是自然界中能够直接或通过转换提供某种形式能量的物质资源，它包含在一定条件下能够提供某种形式的能的物质或物质的运动，也指可以从其获得热、光或动力等形式的能的资源。不同形式的能量可以相互转换，且在转换中数量守恒。 世界能源委员会推荐的按能源的形态、特性分类，分为：化石燃料、水能、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能。20浅层地热能从不同分类角度可以划归为：可再生能源，清洁能源，非燃料能源、新能源、过程能源、低品位能源和非商品能源。浅层地热能既是一次能源，又是二次能源。也是一种绿色能源、低碳能源。除了作为能源的一种形式，浅层地热能还有一个不容忽视的重要属性，即是生态环境的重要组成部分。因而在利用浅层地热能的过程中，必须避免生态环境的恶化。21浅层地热能资源丰富，浅层地热能资源丰富，分布广泛，温度稳定，分布广泛，温度稳定，是很好的替代能源和清是很好的替代能源和清洁能源。近洁能源。近2020年以来，年以来，热泵技术逐步得到推广，热泵技术逐步得到推广，日益受到人们的重视，日益受到人们的重视，浅层地热能成为地热开浅层地热能成为地热开发利用的增长点。发利用的增长点。 22 北京奥林匹克森林公园地层 温度随深度的变化曲线地源热泵是一种利用浅层地热能作为冷热源进行能量转换的供暖空调产品 地源热泵技术于1912年由瑞士提出，最初在英国、美国应用，近20年在全球大规模推广应用。到2005年有33个国家安装了130万台热泵装置。装机容量居多的国家依次是：美国、瑞典、德国、瑞士、澳大利亚。美国:自从20世纪90年代美国政府提倡地源热泵。奥巴马政府能源部长朱棣文在讲话中说，在未来几十年内，提高能源利用率与节能仍旧是最切实可行的途径。到2005年地源热泵安装已经超过100万套，每年增装速度超过25%。2324瑞典：政府对替代直接电供暖和燃油供暖的地源热泵实施财政补贴措施，制定了热泵安装资质和安全保障，对新建住宅和原有供暖系统进行改造，由于电价较低、油价较高，地源热泵运行费具有竞争优势。瑞士：目前有20万台热泵投入使用，每年举办热泵供暖展示活动，为热泵用户提供政策电价，提供用户培训，并对热泵质量进行认证。其中，土壤源热泵占70%，密度大，是世界上人均使用比例最高的国家。法国：北部和东部地区需要供暖，南部冬季需要供暖、夏季需要供冷，地源热泵应用十分广泛。25加拿大：起步较晚，近年发展速度快，出供暖以外，用于桥面防冻、农业和水产养殖。日本：热泵的制造技术位于前列，年产量达到400万台。但本国应用较少，主要用于市政建设和公益项目。奥地利：地源热泵生产和安装技术自成体系，政府对热泵安装和环境影响评价采取了严格的发证制度。德国：主要由非政府组织热泵推广协会对热泵质量进行监督，并进行设备安装、运行维护的服务，市场是热泵发展的动力。韩国：自2004年的新能源法案颁布以来，地源热泵系统占据了新安装的公用建筑的60%， 到2008年8月已有550个地源热泵项目，安装公司达到397家。2526瑞典马尔默市住宅区的地源热泵供暖系统我国浅层地热能利用浅层地热能资源分布广泛，是很好的替代能源和清洁能源。近20年以来，热泵技术逐步得到推广，日益受到重视，浅层地热能成为地热开发利用的增长点。利用浅部地层进行热能储存，即冬天利用地热源向建筑物供热，将建筑物交换后的冷源回灌入地层中，夏季将建筑物交换后的热能又回灌到地层中储存。目前，我国已经具备了比较完善的开发利用浅层地热能的地源热泵工程技术、设备、监测和控制系统。2728我国的地源热泵机组在近几年开始大量应用于工程实践，据最新调查成果，应用浅层地热能进行供暖和制冷的地源热泵项目在我国已经超过2000个。建筑面积达到1亿平方米。北京市、天津、沈阳、大连、西安等城市和河北、山东、甘肃、江苏、内蒙、吉林、江西等省采用浅层地热能为城市建筑供暖的面积近年来迅速增加。目前已建的地源热泵工程项目在运行过程中出现了各种情况和不同的效果。近年来针对部分项目的应用情况开展了调查。目前约有三分之一的地源热泵项目存在着这样或那样的问题，部分地源热泵工程不能正常运转、效率降低，核心问题是地下水换热系统能否保证回灌，地埋管换热系统能否保证浅层地热能的热平衡。对已建工程的水热均衡研究及其对环境的影响缺乏监控，造成地源热泵工程不能长期有效运行。29浅层地热能的概念是以热能的赋存状态定义的，并没有限定热能的补给来源。天然和人工干扰两种不同的状态下，浅层地下水、地表水和岩土体中温度分布有着很大的差别，只有区分两种不同状态，才能深入分析其蕴藏热能的来源和运移。30浅层地热能勘查是对地表以下一定深度范浅层地热能勘查是对地表以下一定深度范围内地质体中蕴藏的热能进行的地质勘查围内地质体中蕴藏的热能进行的地质勘查31为地源热泵提供换热系统基础资料的浅层地热能勘查：场地勘查的技术方法可以从众多的国外的文献中得到借鉴，例如美国ASHRAE编写的地源热泵工程技术指南中所提出的野外换热场地勘察方法，欧洲的大量文献分别介绍的地埋管换热和地下水换热场地勘察、评价的方法和数学模型。规范参照了国外的适用方法和我国的经验。3233目前从国外的资料检索中，没有发现其他国家进行过区域浅层地热能调查，我国的社会、经济发展，需要从行政区域或者自然单元的尺度勘查浅层地热能的分布规律、划分适宜区域和评价换热量。政府需要这些成果作为浅层地热能开发规划的依据，地源热泵的用户需要根据这些成果来规避风险，提高成功率。这是一项公益性和基础性的地质调查。由于区域浅层地热能调查的勘查评价方法没有国外的先例，我们用了三年的时间探索，在编制过程中，不断归纳总结了正在实施的区域浅层地热能勘查的有效方法。浅层地热能勘查评价规范浅层地热能勘查评价规范内容：内容：前言引言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 总则5 区域浅层地热能调查6 场地浅层地热能勘查7 浅层地热能开发利用评价34附录A （资料性附录） 计算方法附录B （资料性附录） 岩土热物性参数附录C （规范性附录） 勘查设计编写要求附录D （规范性附录） 勘查报告编写要求附录E （资料性附录） 数值模型附录F （资料性附录） 大地热流确定方法附录G （资料性附录） 地源热泵水质要求3536范围：本标准规定了浅层地热能勘查评价的任务、基本内容、区域浅层地热能调查和场地浅层地热能勘查方法、浅层地热能开发利用评价、勘查资料整理和报告编写等基本内容。本标准给出了浅层地热能勘查设计书编制、工作布置、浅层地热能计算、报告编写、审批以及浅层地热能利用和管理的依据。本标准适用于区域浅层地热能调查和场地浅层地热能勘查。一些地区没有进行浅层地热能的勘查评价，没有制定科学的开发方案，在浅层地热能不适宜地区盲目开发，是造成地源热泵运行产生各种问题的根本原因。37术语和定义：术语和定义：浅层地热能浅层地热能 shallow geothermal energy蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能。是指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200 m以内，温度低于25的热能。浅层地热容量浅层地热容量 shallow geothermal capacity在浅层岩土体、地下水和地表水中储藏的单位温差热量。浅层地热换热功率浅层地热换热功率 heat Exchanger power从浅层岩土体、地下水和地表水中单位时间内交换的热量。地下水循环利用量地下水循环利用量 recycle groundwater circulation从含水层中抽取利用后，完全回灌到原含水层中的地下水量。恒温带恒温带 constant temperature layer地面以下温度常年保持不变的地带。在自然状态下，该层热能受太阳能和大地热流的综合作用，地球内热形成的增温带与上层变温带影响达到平衡，该层温度与当地年平均气温大致相当。38地源热泵系统地源热泵系统 ground-source heat pump system以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、浅层地热能换热系统、建筑物内系统组成的空调系统。地埋管换热系统地埋管换热系统 pipe heat exchanger system传热介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。地下水换热系统地下水换热系统 groundwater heat exchanger system通过地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。地表水换热系统地表水换热系统 surface water heat exchanger system 通过地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。39回灌试验回灌试验 reinjection test 向井中连续注水，并记录水位、水量的变化来测定含水层渗透性和水文地质参数的试验。现场热响应试验现场热响应试验 in-situ thermal conductivity test利用地埋管换热系统采用人工冷（热）源向岩土体中连续加热（冷）并记录传热介质的温度变化和循环量来测定岩土体热传导性能的试验。热物性测试热物性测试 thermophysical properties test采用人工或天然热源对岩土体样品的热物理参数进行的测试。大地热流值大地热流值 ground heat flux大地热流是地球内热以传导方式传输至地表的热量，在单位时间内通过单位面积的大地热流为大地热流值。容积法容积法 volumetric assessment method根据地质体的体积进行热容量计算的方法。热均衡评价热均衡评价 geothermal balanced evaluation对在一定时间内浅层岩土体、地下水和地表水中的热能补给量、热能排泄量和储存热量进行的均衡评价。40总则1.浅层地热能勘查是对地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中蕴藏的热能进行的地质勘查。本规范是对地热资源地质勘查规范GB116515的必要补充。2.浅层地热能评价的目的是为合理开发、可持续利用浅层地热能提供地质资料，减少开发风险，取得最大的社会、经济和环境效益。3.浅层地热能勘查的主要任务是采用综合勘查方法，查明浅层地热能地质条件，确定可开发利用的地区及合理利用量，进行浅层地热能开发利用的环境影响预测、经济成本评估，提出可持续开发利用的方案。4.浅层地热能勘查分为区域浅层地热能调查和场地浅层地热能勘查两类。区域浅层地热能调查:查明开发利用区域浅层地热能赋存条件、查明开发利用区域浅层地热能赋存条件、分布规律，进行开发利用规划，为浅层地分布规律，进行开发利用规划，为浅层地热能可持续利用、保护和科学管理提供依热能可持续利用、保护和科学管理提供依据。在充分利用现有水文地质、工程地质据。在充分利用现有水文地质、工程地质等资料的基础上，补充地热地质、水文地等资料的基础上，补充地热地质、水文地质野外调查，进行必要的钻探、现场热响质野外调查，进行必要的钻探、现场热响应试验、抽水试验和回灌试验。应试验、抽水试验和回灌试验。41区域浅层地热能的调查评价是一个环环紧扣完整的程序，首先划定地埋管和地下水换热系统适宜区，然后分区计算换热功率、供暖期取热量和制冷期排热量，计算浅层地热容量，再利用取得的上述数据进行地下热均衡评价，可以采用数值模拟预测地下温度场的长期动态变化，评价浅层地热能是否达到动态平衡，论证供暖期取热量和制冷期排热量的保证程度，并进行浅层地热能开发的环境评价和经济评价，制定开发利用方案。42地埋管换热适宜性分区应考虑的主要因素：岩土体可钻性（硬度、颗粒度、地层结构及厚度）、地下水的分布和渗流情况、岩土体热物性、地温场、地下空间利用等。各项指标见表 分区分区指标（地表以下范围内）备注第四系厚度 m 卵石层总厚度 m含水层总厚度 m适宜区100530三项指标均应满足较适宜区 30或501005101030不符合适宜区和不适宜区分区条件不适宜区30 501010至少二项指标应符合43地下水换热适宜性分区应考虑的主要因素：含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性、渗透性，地下水温、水质、水位动态变化，水源地保护、地质灾害等。重要的水源地保护区和严重的地质灾害易发区为不适宜区。各项指标为：分区分区指标备注单位涌水量m3/（d.m）地下水位年下降量适宜区50080%0.8m三项指标均满足较适宜区30050050%80%0.8 1.5m不符合适宜区和不适宜区分区条件不适宜区30050% 1.5m至少一项指标符合涌水量单位回灌量单位44浅层地热能资源评价浅层地热能资源评价包括：计算换热功率、浅层地热容量、采暖期包括：计算换热功率、浅层地热容量、采暖期取热量和制冷期排热量。取热量和制冷期排热量。浅层地热容量的计算深度可根据当地情况确定浅层地热容量的计算深度可根据当地情况确定，宜为在地表以下至当地经济开采深度以内。，宜为在地表以下至当地经济开采深度以内。在计算浅层地热容量的基础上，可根据当地可在计算浅层地热容量的基础上，可根据当地可利用温差，计算可利用的储藏热量。利用温差，计算可利用的储藏热量。 浅层地热容量的计算面积为适宜开发利用浅层浅层地热容量的计算面积为适宜开发利用浅层地热能的土地面积。地热能的土地面积。45计算地埋管换热方式适宜区取热功率在有经过验证地源热泵工程的地区可采取实际工程的供暖期平均取热功率；在没有地源热泵工程的地区可采用现场热相应试验取得的数据计算换热功率，确定地埋管适宜区中可开发利用面积，分区计算区域换热功率、供暖期取热量和制冷期排热量。46地下水和地表水换热方式适宜区换热功率地下水和地表水换热方式适宜区换热功率确定满足技术、经济和环境约束的地下水确定满足技术、经济和环境约束的地下水循环利用量，为计算区域内可用于提取地循环利用量，为计算区域内可用于提取地热能的地下水开采量，计算区域换热功率。热能的地下水开采量，计算区域换热功率。河流的水循环利用量应根据长系列监测数河流的水循环利用量应根据长系列监测数据所做的水文分析成果确定，应小于枯水据所做的水文分析成果确定，应小于枯水年枯水季最小流量。湖泊、水库等地表水年枯水季最小流量。湖泊、水库等地表水体水循环利用量应根据其深度、面积确定。体水循环利用量应根据其深度、面积确定。47区域浅层地热能均衡评价区域浅层地热能均衡评价主要通过研究区的热均衡计算，了解地下水的水、热储存量和水、热补排情况。可以按供暖期、制冷期和恢复期等不同时段进行热均衡计算。可以进行一个典型年或多年均衡计算。均衡计算需要有长期动态监测数据的支撑，适用于评价浅层地热能取热量的保证程度。在调查中，须定量查明在天然状态和开发状况下浅层地热能各均衡项状况。48数值模拟适于地源热泵工程场地取得了实测的热物数值模拟适于地源热泵工程场地取得了实测的热物理参数和水文地质参数，用于地源热泵工程场地的理参数和水文地质参数，用于地源热泵工程场地的地下温度场的预测和浅层地热能的热均衡评价。地下温度场的预测和浅层地热能的热均衡评价。49a. 290Kb. 295Kc. 300Kd. 305K吉林大学张延军: 温度场分布图(运行1个月) 50场地浅层地热能勘查 通则1. 场地浅层地热能勘查的目的是查明工程场地浅层地热能条件，进行场地浅层地热能评价、浅层地热能开发利用评价，为地源热泵工程项目可行性研究及设计提供基础依据。2. 勘查前应收集建设场地及其周边一定范围内的地质、水文地质资料、已建地源热泵工程勘查和运行情况等资料，选择适宜的浅层地热能换热方式，确定相应的勘查方法。3. 勘查范围为地源热泵工程换热系统工程建设场地。勘查技术方法包括物探、 钻探、测试、试验等。4. 场地浅层地热能评价的内容为：计算换热功率、浅层地热容量、采暖期取热量和制冷期排热量，进行地下热均衡评价，论证采暖期取热量和制冷期排热量的保证程度，宜对开采利用情况下地下温度场的变化和储藏热量的变化量进行预测评价。计算评价方法参照附录A和附录E。5. 场地浅层地热能开发利用评价包括环境影响预测和经济成本评估，并提出开发利用方案。51地埋管换热方式浅层地热能勘查 主要内容：查明岩土层岩性结构、地下水位、地温场分布特征。通过勘查孔取样、测试分析获得勘查场地岩土体的天然含水率、孔隙率、颗粒结构、密度、导热系数、比热容等；勘查孔应进行现场热响应试验，取得换热孔的有效传热系数、岩土体平均导热系数、地层初始温度等参数，计算确定换热孔的合理间距；进行地埋管换热系统场地浅层地热能评价，提出合理的开发利用方案。埋管方式工程热负荷/qkW探槽、勘查孔数量个水平 q251（探槽）q252（探槽）竖直 q 2501（孔）250 q100012（孔） 1000q200023（孔）q20003（孔）注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。探槽和勘查孔工作量探槽和勘查孔工作量52地下水换热方式浅层地热能勘查 主要内容：查明工程场地范围内地层岩性结构、含水层类型及埋藏条件、地下水位等；勘查井应进行抽水和回灌试验。通过抽水试验获得单井出水量及相应的降深，水温，通过回灌试验获得单井回灌量及相应的水位上升值；在勘查井中取样分析地下水水质，进行地球物理测井；根据技术、经济和地质环境保护的要求确定合理的地下水循环利用量和地下水抽、灌井距；进行地下水换热系统场地浅层地热能评价，提出合理的开发利用方案。工程热负荷/qkW勘查井数量个 q50012500q200023 q20003注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。勘查井工作量53地表水换热方式浅层地热能勘查 主要内容：查明地表水水源性质、利用现状、深度、面积及其分布；查明地表水水温、流量及动态变化；查明地表水悬浮物、无机物、有机物、微生物及衍生物的含量；开式系统利用方式需进行过滤系统、换热系统、自清洗系统试验，闭式系统利用方式需进行水下换热器的热响应试验。相似水源条件工程可采用类比法；确定地表水取水和回水适宜地点及路线；确定地表水循环利用量；进行地表水换热系统场地浅层地热能评价，提出合理的开发利用方案。浅层地热能开发利用评价浅层地热能开发利用评价 浅层地热能是一种清洁能源，浅层地热能利用环境预测的内容是评价和预测地源热泵工程可能造成的环境正、负效应。评价内容包括：计算替代常规能源量和节能减排量，评价浅层地热能利用所产生的大气环境效应；评价浅层地热能开发对地下温度场的影响；根据地源热泵工程的换热方式评价相应的生态环境影响；提出防治浅层地热能利用产生不利环境影响的措施。5455大气环境效应评价，可定量评价开发浅层地热能对减大气环境效应评价，可定量评价开发浅层地热能对减少大气污染、清洁环境的效应，估算减少排放的燃烧少大气污染、清洁环境的效应，估算减少排放的燃烧产物，包括：二氧化硫的排放量、氮氧化物排放量、产物，包括：二氧化硫的排放量、氮氧化物排放量、二氧化碳排放量、煤尘排放量等。二氧化碳排放量、煤尘排放量等。对地下水换热系统，应评价回灌水对地下水环境的影对地下水换热系统，应评价回灌水对地下水环境的影响，并对能否产生地面沉降、岩溶塌陷和地裂缝等地响，并对能否产生地面沉降、岩溶塌陷和地裂缝等地质环境问题进行评价。质环境问题进行评价。对地埋管换热系统，应评价地埋管对地下空间利用的对地埋管换热系统，应评价地埋管对地下空间利用的影响，评价循环介质泄漏对地下水及岩土层的影响。影响，评价循环介质泄漏对地下水及岩土层的影响。对地表水换热系统，应评价浅层地热能的开发利用中对地表水换热系统，应评价浅层地热能的开发利用中对河流、湖泊、水库、海洋等地表水体的影响，评价对河流、湖泊、水库、海洋等地表水体的影响，评价回水对水环境的影响，评价对水生生物等生态环境的回水对水环境的影响，评价对水生生物等生态环境的影响。影响。56应对浅层地热能开发过程中地下水和土壤中的热平衡进行评价，分析地下温度场变化趋势及对生态环境可能造成的影响。应依据地源热泵工程有关水质指标，对进入水源热泵机组的水质做出评价，包括腐蚀评价和结垢评价。对抽水和回灌到原含水层中的水质可参照地下水质量标准进行分析、评价。对引水和排放到地表水体中的水质可参照地表水环境质量标准进行分析、评价。57应对浅层地热能开发过程中地下水和土壤中的热平衡进行评价，分析地下温度场变化趋势及对生态环境可能造成的影响。放热量吸热量月份58经济成本评估应分别估算地下换热系统不同开采方案的初投资及运行成本。地埋管换热系统的初投资估算主要考虑埋管深度、管材、孔径和孔内结构、回填材料、地层的硬度及钻孔成本等因素；地下水换热系统的初投资估算主要考虑抽灌井的数量、深度及钻探试验成本；地表水换热系统的初投资估算主要考虑取水口的远近、水质对换热管材、换热器的影响、取热方式等因素。热泵机组能效比和热泵系统的能效比 COP热泵机组能效比热泵机组能效比=制冷量（制热量）制冷量（制热量）压缩机电耗压缩机电耗热泵系统能效比热泵系统能效比=制冷量（制热量）制冷量（制热量）压缩机电耗压缩机电耗+水泵电耗水泵电耗+风机电耗风机电耗地源热泵系统的系统COP一般为:地埋管换热系统 2.0左右, 地下水换热系统 2.5左右系统能效比低的原因:(1)流量过大，温差小； (2) 部分负荷效率低; (3) 流量分配问题地源热泵机组的COP 一般可达到 3 - 459应在场地浅层地热能勘查和环境评价、经济评应在场地浅层地热能勘查和环境评价、经济评价的基础上制定开发利用方案。内容包括：换价的基础上制定开发利用方案。内容包括：换热方式、换热系统规模、取热和排热温差、室热方式、换热系统规模、取热和排热温差、室外管网分布和机房设置、长期设置监测孔和监外管网分布和机房设置、长期设置监测孔和监测方案等。测方案等。6061资源勘查资源勘查第四系结构特征第四系结构特征调查研究调查研究水文地质条件水文地质条件调查研究调查研究地温场特征地温场特征调查调查岩土体热物性岩土体热物性调查调查现场换热测试现场换热测试应用实例应用实例1 1：北京浅层地热能资源评价示范：北京浅层地热能资源评价示范62水源热泵水源热泵70%70%地源热泵地源热泵30% %833771572413134081887164350493672882630520150012500200400600800100012001400200020012002200320042005200620072008项目个数供暖面积北京市浅层地热供暖项目快速增长 不同换热系统项目的比例换热孔施工换热孔施工 下入高密度聚乙烯管 地埋管换热量现场测试地埋管换热量现场测试63地埋管换热测试原理简图 64地埋管地源热泵适宜区区划图分布区域为朝阳东部、通州大部分地区、大兴青云店采育地区，以及顺义南彩赵全营地区，海淀的上庄六里屯地区，面积约1335 km2。 分布在山区平原区交接地区，平原区残山地带，以及北京市重要水源地保护区，高丽营地裂缝地区、顺义南法信南地裂缝区域，面积约1397 km2。 较经济区，面积约3620 km2。 65 地下水地源热泵适宜区区划图适宜区面积约478km2 ，分布区域为石景山区东部、海淀西南、丰台西北地区、怀柔地区、房山地区、昌平南口地区、平谷大兴庄地区等不适宜区主要是北京市重要水源地保护区，高丽营、顺义南法信南地裂缝区域，以及残山出露地区、面积约1304km2。较适宜区，面积约4570km2。6667应用实例应用实例2 2：天津市浅层地热能资源调查：天津市浅层地热能资源调查国土资源部与天津市政府联合开展，由天津地热勘国土资源部与天津市政府联合开展，由天津地热勘查开发设计院承担。查开发设计院承担。20102010年年1 1月月-11-11月完成。月完成。调查面积调查面积11250km11250km2 2，调查了浅层地热能开发利用工，调查了浅层地热能开发利用工程程174174个，分析了节能减排和环境保护效果。个，分析了节能减排和环境保护效果。分区确定了岩土体温度场、岩性、热物理特征、水分区确定了岩土体温度场、岩性、热物理特征、水文地质条件。文地质条件。划分了地埋管和地下水换热系统的适宜区。为开发划分了地埋管和地下水换热系统的适宜区。为开发利用规划提供了坚实的依据。利用规划提供了坚实的依据。平价计算了天津市总热容量、换热功率。平价计算了天津市总热容量、换热功率。适宜区和较适宜区可供暖和制冷面积。适宜区和较适宜区可供暖和制冷面积。评价了开发利用浅层地热能可节约燃煤、减少排放评价了开发利用浅层地热能可节约燃煤、减少排放煤灰、氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳的数量。煤灰、氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳的数量。68天津市浅层地热能资源调查天津市浅层地热能资源调查不仅为天津市地源热泵的开发利用提供了资源依据，也为我国在城市地区开展浅层地热能勘查提供了成功的实例。在场地浅层地热能勘查方面，北京市国土资源局在关于地源热泵项目的申报程序及有关管理要求的说明中，明确将场地浅层地热能勘查报告列为应提供的材料。目前北京市所有新上的地源热泵工程均须按照要求提交浅层地热能勘查报告并经论证、评审。这一规定将在全国推广。69谢谢！谢谢！70