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，作為可再生能源之壹的地熱能可以而且應當做些什麽呢？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余年來的這壹股世界潮流給我們指引出壹條光明大道，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準備，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
五年壹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年意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，這壹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***安裝了50萬臺裝置，總裝機5275兆瓦熱量（MWt），是1995年的2.84倍，平均每年增長23.3%，占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占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130萬臺地熱熱泵裝置，總裝機15723MWt，是2000年的2.98倍，每年增長24.4%，占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占到最大份額為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：占百分比指占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壹，其原因就在於它的高效率和無汙染，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壹般都能達到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。熱泵的效率為什麽這麽高？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壹。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，但沒有其它汙染產生。
（3）地熱熱泵利用淺層地溫的能源只需要鉆50～100m深的鉆孔，有的地方或許需要200m深，但比起地熱井要鉆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，雖然壹些地區電力緊張，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，將取熱的鉆孔鉆到了400m深度。
（3）社會發展和人民生活水平提高之後，冬季供暖和夏季制冷的需求日益強烈，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，也有了國家標準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。這些都是有利於規範市場、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，可以看壹下北京的例子：北京地熱勘查和開發進行了35年，地熱供暖的面積現在***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
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