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浅层地热能是赋存在表层岩土体中的低温地热资源,具有分布普遍、埋藏浅、可持续利用等特点,可以作为化石能源的替代资源,减少温室气体的排放。北京市能源资源极为有限,能源供应以外地调入为主。能源问题直接关系到北京市现代化建设的进程。浅层地温能是一种新型的优质环保能源,大力开发利用浅层地热能资源可以优化能源结构,缓解能源供应压力。地源热泵是浅层地温能这种可再生能源利用的关键技术,它具有便于计量、运行安全、高效节能、应用灵活、投资节约、环境效益显著等6项特点,正是首都经济向着环保节约型经济发展所必须的。因此利用不同的地质条件,建立环保节能型的地源热泵系统,是首都经济发展的需要。
为了保证浅层地热能的合理开发利用,促进地源热泵快速、健康发展,有必要结合地区发展建设和能源需求,根据地下水地源热泵适宜性分区和地埋管地源热泵经济性分区系统开展区域浅层地热能资源评价,为高效利用浅层地热能资源、保障能源安全的宏观决策提供基础依据。通过评价示范,为政府推广地源热泵空调系统提供规划依据,促进新能源的利用和发展。
本文采用的浅层地热资源评价方法为静态储量评价方法和可开采资源量的评价方法。静态储量采用热储法评价,而可开采资源量主要按照浅层地热能资源利用方式的不同,采用地下水量折算法评价地下水地源热泵适宜区的可开采资源量,采用换热量现场测试法评价地埋管地源热泵经济区的可开采资源量。在确定浅层地热资源评价方法的基础上,本文对评价工作所需要的相关参数进行了研究,这些参数包括基础参数、测试参数、计算参数、经验参数和常量参数五类,参数的获取主要通过岩土体取样及实验室分析、抽水回灌试验及分析和换热量现场测试及分析三种方法。本文选择地下水、地埋管地源热泵系统项目各一处,并应用本文采用的评价方法和参数获取方法对项目进行浅层地热资源评价,其中中国地质大学地下水地源热泵研究模型区1 km2范围内,90 m以上岩土体在1℃温差时的静态储量为1.79×1011kJ,可开采资源量为22402 kW;国航飞行模拟训练基地地埋管地源热泵研究模型区1 km2范围内,130 m以上岩土体在1℃温差时的静态储量为2.89×1011kJ,夏季可开采资源量为26759 kW;冬季可开采资源量为18559 kW。