浅谈地热能源在供热领域的梯级利用

浅谈地热能源在供热领域的梯级利用

韩晓

山东德和地热开发有限公司 250000

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。

3 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.