北京淺層地溫能勘查開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及其工程應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，作為新型可再生資源得到各國(guó)高度重視，并得到快速發(fā)展。我國(guó)人均能源資源占有量和消費(fèi)量遠(yuǎn)低于世界平均水平，北京能源嚴(yán)重不足，70%以來(lái)外阜供應(yīng)且空氣污染進(jìn)一步加劇。從1999年我局率先關(guān)注非常規(guī)清潔能源領(lǐng)域并進(jìn)入該領(lǐng)域，其勘查、開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)一直得到國(guó)土資源部和市政府領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和重視。隨著淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用迅速發(fā)展，出現(xiàn)了效率不高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等一系列問(wèn)題，為了更好地滿(mǎn)足我國(guó)地溫能開(kāi)發(fā)利用快速發(fā)展的需要，自2005年以來(lái)，在國(guó)土資源部、科技部和市政府的大力支持下，項(xiàng)目組從學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃等八個(gè)專(zhuān)題16個(gè)研究類(lèi)項(xiàng)目對(duì)地溫能資源勘查開(kāi)發(fā)及其工程應(yīng)用各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了綜合研究，其成果在北京奧運(yùn)村、用友軟件園、上海世博軸等淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用工程中廣泛應(yīng)用，取得了顯著成果，研究經(jīng)費(fèi)總計(jì)約4000萬(wàn)元。以此技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)國(guó)土資源部在全國(guó)省會(huì)城市開(kāi)展淺層地溫能資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作，并與北京市政府聯(lián)合組建全國(guó)淺層地溫能中心。利用該資源向建筑物供暖制冷面積已接近2億m2，成為建筑節(jié)能主力軍。 　　主要成果有：（1）首次科學(xué)厘定了淺層地溫能資源的概念，建立了淺層地溫能資源地質(zhì)學(xué)理論體系和勘查評(píng)價(jià)理論體系，編著了《淺層地溫能資源評(píng)價(jià)》等三本專(zhuān)著和制訂了《全國(guó)省級(jí)淺層地溫調(diào)查評(píng)價(jià)工作方案編寫(xiě)要求》，為全國(guó)開(kāi)展調(diào)查評(píng)價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；（2）確定了評(píng)價(jià)計(jì)算資源量所需的參數(shù)及其測(cè)試方法和技術(shù)要求，以此為基礎(chǔ)國(guó)土資源部頒布了《淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)規(guī)范（DZ/T0225-2009）》，為我國(guó)淺層地溫能資源的勘查評(píng)價(jià)和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐；（3）淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)研究取得重大突破：取得了淺層地溫能熱冷響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)（zl200720195960.3）、非潔凈水換熱器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（CN 101221027A）和再生水板式換熱器的在位清洗（CN 101221096A）三項(xiàng)專(zhuān)利，污水源熱能二次利用技術(shù)、熱管蓄能、自然蓄冰技術(shù)等技術(shù)在北京奧運(yùn)村、用友軟件園和上海世博軸等一系列有重大影響的工程中得到應(yīng)用，污水熱能二次利用技術(shù)被列入北京奧運(yùn)遺產(chǎn)記錄；（4）提出了環(huán)境監(jiān)測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)，在北京建成了2個(gè)監(jiān)測(cè)站、20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，為保障北京地區(qū)資源-環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備；（5）建立了全國(guó)首家淺層地溫能綜合實(shí)驗(yàn)室及試驗(yàn)場(chǎng)地和五處典型示范基地，原北京劉淇市委書(shū)記、原北京王岐山市長(zhǎng)、國(guó)土資源部徐紹史部長(zhǎng)親自蒞臨指導(dǎo)工作，多次接待全國(guó)各地技術(shù)人員觀摩和取經(jīng)，有力的指導(dǎo)了全國(guó)資源調(diào)查評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用。 總之，通過(guò)該項(xiàng)目的全面實(shí)施，建立了淺層地溫能地質(zhì)學(xué)理論體系和評(píng)價(jià)體系、發(fā)明了三項(xiàng)專(zhuān)利、出版了三部專(zhuān)著、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及工作方案編寫(xiě)要求一套、建立了五處典型示范基地、累計(jì)培養(yǎng)了全國(guó)淺層地溫能勘查開(kāi)發(fā)技術(shù)骨干800余名、編制了資源發(fā)展規(guī)劃、關(guān)鍵技術(shù)在大型工程項(xiàng)目得到應(yīng)用。截止到2012年12月底，北京地區(qū)應(yīng)用該項(xiàng)研究成果的淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用工程項(xiàng)目服務(wù)面積達(dá)2500萬(wàn)m2，每年相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約52.5萬(wàn)t，減少排放CO2 125萬(wàn)t左右、SO2 0.8925萬(wàn)t左右，具有較大的潛在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

貴州碳酸鹽巖廣泛分布，地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜，貴州巖溶地區(qū)淺層地溫能勘察開(kāi)發(fā)難度較大，開(kāi)展本研究，不僅為貴州淺層地溫能勘察奠定技術(shù)基礎(chǔ)，也對(duì)推廣貴州省淺層地溫能開(kāi)發(fā)、促進(jìn)節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。項(xiàng)目在巖溶區(qū)水源淺層地溫能勘察取得了兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)成果：一是結(jié)合水源熱泵工程特征，提出了巖溶區(qū)的水源熱泵適宜性評(píng)價(jià)模式（層次分析法）。二是結(jié)合巖溶區(qū)環(huán)境地質(zhì)特點(diǎn)，建立了“致塌降深”計(jì)算模型，為巖溶區(qū)地下水可利用量計(jì)算、淺層地溫能資源評(píng)價(jià)提供依據(jù)。 研究提出的以“致塌水位降深”為最大降深計(jì)算淺層地溫能換熱功率的方法，提出的控制最大降深、避免水位波動(dòng)和瞬間降速控制等避免塌陷的預(yù)防措施具有一定創(chuàng)新性。 2100433B

本項(xiàng)目主要通過(guò)收集重慶地區(qū)以往氣象、地質(zhì)、水文地質(zhì)、重慶淺層地溫能調(diào)查評(píng)價(jià)、科研成果及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期觀測(cè)等資料并進(jìn)行分析整理，收集重慶地區(qū)已開(kāi)展完成的淺層地溫能應(yīng)用項(xiàng)目相關(guān)資料;結(jié)合現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)收集的相關(guān)資料進(jìn)行分析與整理，提出適合重慶地區(qū)的勘查方法與手段；收集重慶地區(qū)已完成的淺層地溫能勘查評(píng)價(jià)項(xiàng)目中巖土的熱物性參數(shù)資料，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，提出重慶常見(jiàn)巖土（砂巖、泥巖、灰?guī)r等）的比熱容、熱導(dǎo)率和熱導(dǎo)系數(shù)等相關(guān)參數(shù)的取值范圍。本項(xiàng)目研究成果規(guī)定了淺層地溫能場(chǎng)地勘查分級(jí)、常見(jiàn)巖土的比熱容、熱導(dǎo)率和熱導(dǎo)系數(shù)等熱物性參數(shù)測(cè)試要求，確定了重慶地區(qū)的淺層地溫能勘查手段和評(píng)價(jià)方法，研究成果對(duì)重慶地區(qū)的淺層地溫能勘查工作具有指導(dǎo)作用。,本項(xiàng)目主要通過(guò)收集重慶地區(qū)以往氣象、地質(zhì)、水文地質(zhì)、重慶淺層地溫能調(diào)查評(píng)價(jià)、科研成果及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期觀測(cè)等資料并進(jìn)行分析整理，收集重慶地區(qū)已開(kāi)展完成的淺層地溫能應(yīng)用項(xiàng)目相關(guān)資料;結(jié)合現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)收集的相關(guān)資料進(jìn)行分析與整理，提出適合重慶地區(qū)的勘查方法與手段；收集重慶地區(qū)已完成的淺層地溫能勘查評(píng)價(jià)項(xiàng)目中巖土的熱物性參數(shù)資料，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，提出重慶常見(jiàn)巖土（砂巖、泥巖、灰?guī)r等）的比熱容、熱導(dǎo)率和熱導(dǎo)系數(shù)等相關(guān)參數(shù)的取值范圍。本項(xiàng)目研究成果規(guī)定了淺層地溫能場(chǎng)地勘查分級(jí)、常見(jiàn)巖土的比熱容、熱導(dǎo)率和熱導(dǎo)系數(shù)等熱物性參數(shù)測(cè)試要求，確定了重慶地區(qū)的淺層地溫能勘查手段和評(píng)價(jià)方法，研究成果對(duì)重慶地區(qū)的淺層地溫能勘查工作具有指導(dǎo)作用。 2100433B