孙云飚
摘 要：目前，在各国能源利用方面，能源结构正在发生调整，非化石能源的比例将会越来越大，主要体现在风能、水能、太阳能、核能和地热能等开发和利用，这些新能源开发与利用技术日渐成熟，为新能源的利用和推广奠定了很好的基础。其中，地热是清洁环保的新型可再生能源，资源储量大、分布广，发展前景广阔，市场潜力巨大。本文就针对地热供暖项目的相关问题进行简单的探讨。
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关键词 ：地热供暖 热泵 开发利用 收益
科学技术发展日新月异，为新能源的开发利用奠定了一定的基础。风能、水能、太阳能、核能各种新能源逐步从默默无闻的后台，开始走到舞台的聚光灯下，成为各国研究和利用的焦点。作为名不见经传的地热能，开始逐步走进我们的生活，地热发电、地热供暖、地热水养殖等各个方面为我们的生产和生活提供了便利。随着热泵技术和相关材料的大量应用，加上国家政策的有效引导，浅层地温热泵供暖得以快速发展，但深层地热供暖的应用尚未引起足够的重视。本文主要从地热供暖方面，尤其是深层地热能供暖的利用方面进行浅析和阐述。
一、地热能概述
地热能是一种利用当前技术和经济条件，能够从地壳内开发出来的天然热能。这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1~5km 的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。在我国版图上，有环太平洋和喜马拉雅-地中海两条地热带经过，根据不同地质条件，一般来讲，对于浅层类经济型地热资源，尤其是地下200m 左右的地热资源的利用，主要应用在水地源热泵技术方面，对于深层的亚经济型地热资源主要应用在发电、供暖、温泉、热带植物和水产养殖等方面。
二、地热供暖的工艺原理
对于浅层地温采暖技术，主要用到的是热泵技术，其采暖与制冷的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，按照逆循环工作，即通过输入少量的高品位能源（如电能），从大地这个地源能中获得更多的能源。在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖，同时存储冷量，以备夏用；夏季通过热泵对室内进行降温，同时把室内的热量释放到地下，进行热量存储，以备冬用。大地在整个循环中作为蓄能介质，由热泵进行能量的循环 提取与释放，完成采暖与制冷工作。
由于深层地热资源品位较高，可以经简单处理后，直接进行供暖应用。若能采用梯级利用、多技术组合应用的话，供暖的效率会大大提高。比如从地热井中提取98℃的地热水进行供暖，如正常直接利用供暖，最后回灌水的温度可能为40℃左右，热能并没有完全利用。但如果经过散热器采暖、地板采暖、烘干、热泵提取余热供暖等一系列应用后，最后以10℃左右尾水回灌到地下，那么实际使用到的温度差为88℃，热能的利用效率是非常可观的。
地热井供暖工艺示意见图1。
三、某地热供暖项目的投资估算
1、项目大致介绍
拟建设项目位于北京市地热田的核心区。该地热田是北京市规划的十大地热田之一，同时也是北京市唯一的中温地热田（90℃≤T＜150℃），地热流体最低温度大于100℃，最高温度超过130℃，地热资源储量巨大。
地热供暖需具备3 个条件，分别为热源、需求和工程建设。
热源：目前已钻探出3 眼地热井，出水温度都在100℃以上。
按100 万m2供热考虑，只需再打3 眼回灌井。
需求：未来5 年仅该热田区域建筑供热一项需求就高达1500万m2，距离地热田核心区10km 范围内的区域，未来5 年供热需求接近5000 万m2；此外还有强劲的制冷、蒸汽、工业烘干等供应需求。本拟建项目首期工程供暖需求约为100 万m2，规划仅开发供暖用途。
工程建设：热田毗邻城镇建设核心区，地热资源主要分布于建设用地、绿化用地和一般农田中，具备地热井集中钻凿、地热水输送管网集中建设等条件。本工程主要建设内容包括地热井工程、地热水输送工程、集中热力站工程、供暖水输送工程等内容。
2、项目投资大致估算
首期工程供暖面积为100 万m2，项目总投资1.52 亿元，其中工程建设费用1.34 亿元，工程建设其他费用1075 万元，预备费672 万元，具体投资估算情况见表1。
3、投资收益分析
本项目主要收益为市发改委财政补助收益和供暖运行收益等。市财政补助收益根据《关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见》规定，“新建深层地热供暖项目，对热源和一次管网给予50%的资金支持”。本项目按总投资1.5 亿元测算，通过市发改委财政补助一次性收益7500 万元。供暖运行收益参考北京市热力集团的供热价格，居民类按24 元/m2.采暖季收取，非居民类由33 元/m2.采暖季收取，考虑到本项目使用清洁能源，居民类按20 元/m2.采暖季测算，非居民类按30 元/m2.采暖季进行测算，如果按照85%的收取率测算，通过供暖运行年收益为1135万元。
具体收益分析结果见表2。
通过上述分析可知，本项目在获取北京市发改委地热开发利用资金支持的前提下，静态投资回收期为6.6 年。如考虑建设期贷款利息、利税上缴、动态投资等因素，预计8 年左右收回投资应该可行，项目投资收益率较高。在开发后续供冷、供蒸汽、温泉等用途后，项目建设成本会继续摊薄，能更加彰显项目的投资收益效果。
4、综合效益分析
经济效益：根据上述估算分析，项目经济效益较高。
社会效益：本项目建成后将成为全国首个地热资源整装勘查与综合开发项目，北京市首个中温地热资源综合开发项目，项目建设能够为建设单位带来巨大的社会效益。
环保效益：本项目节能减排效果明显，经估算仅供暖用途一项便可实现年减少耗煤量14450吨，减少向大气排放二氧化碳3.78万吨、氮和硫化合物231 吨。若按每吨标煤900 元计算，可直接节约费用1300 万元。
四、地热供暖的优势及制约因素
1、地热供暖的优势：
地热能作为一种可再生能源，用来供暖，清洁环保，效能比优势明显；随着技术与市场的进一步成熟和完善，材料、设备等成本将会进一步降低，地热供暖规模和效率将会进一步提高；供热计量收费制度的推行，为供暖费收取和投资回收创造了一定的条件；各国政府都在研究如何提高地热能在能源结构中的比例，并陆续在出台政策和投入大量的研发资金。
2、目前地热供暖的制约因素：
浅层低温热泵供暖在北方大部分地域可以大范围应用。对于深层地热供暖，必须在地热资源相对较好的地热带或地热田上进行开发利用，才能更加凸显其优势；国家的政策扶持力度总体上是在逐步加大，各项实施意见陆续出台，各项细则也需要随之出台并落实，具体操作细节也需要尽快完善；地热井的回灌技术对于地热供暖的整体效果，起到十分重要的作用，为保证地热能的循环使用，保护环境，我们还需要根据不同的地质条件，对回灌技术和质量不断进行论证和实施。
结 论
地热作为一种可再生的清洁能源，利用其热能进行供暖的比重将会逐年提高。虽然在应用上仍有许多待解决的问题，但若能对地热供暖做到整体规划、合理开发、梯级利用和监督执行，在能效交易、合同能源管理等节能创新机制的基础上，再和其他节能环保技术，如太阳能光热利用技术、热泵技术、建筑节能技术等有效结合，就能更大限度发挥地热能供暖的优势，更好地为我们的生产和生活服务。在能源日益紧张的今天，对缓解能源压力和应对环境污染治理方面，也将发挥越来越重要的作用。
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参考文献：
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[2]《中华人民共和国可再生能源法》.
[3]《可再生能源发展“十二五”规划》.
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[5]《关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见》.
[6] 张永胜.世界能源形势分析[M].经济科学出版社，2010年.
[7] 郑克棪、潘小平、董颖.中国地热资源开发与保护[M].地质出版社，2007 年.
[8] 朱永强.新能源与分布式发电技术[M].北京大学出版社，2010 年.
作者简介：
孙云飚 (1976.02-)男，吉林人，中级职称，本科，专业：建筑经济管理，从事工作：企业管理。
（作者单位：北京臻宸建设工程有限公司 北京市 100093）