㈠ 浅层地热是什么温度大约是多少
浅层地热能 ，又名浅层地温能，是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至 200 m 埋深），温度低于 25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一部份，也是一种特殊的矿产资源。 其能量主要来源...
㈡ 浅谈浅层地热能开发应用经营模式——地源热泵系统集成
刘谏
（北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司）
浅层地热能是指地球表层岩土体、地下水中所蕴藏的热能，来自由太阳照射和地球深部核衰变。
浅层地热能开发应用，即是通过一系列综合技术及传热介质将浅层地热能提取并利用的一系列工作。具体讲就是：利用地热能交换系统（以地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统等）通过水源热泵机组（传热介质为水或添加防冻剂的水溶液）及建筑物内热交换系统将建筑物内所需要的能量与岩土体、地下水进行热交换，达到冬季供暖、夏季制冷并可全年提供生活热水的目的，也称地源热泵系统工程。按其地热能交换系统形式的不同可分为地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统、地表水地源热泵系统三种形式。
水源热泵机组的称谓依水泵而来，水泵是把低处的水提升到高处，水源热泵是把低品位的能量提升为高品位的能量。
地源热泵系统集成（一站式服务）包括：项目立项前期的可行性分析；选用地下水地源热泵系统还是地埋管地源热泵系统或地表水地源热泵的方式；水资源论证报告；水文地质条件分析；选用地下水地源热泵系统时的《井钻凿施工许可证》的审批；进行地热能交换系统及地上机房系统和建筑物内末端系统的设计；整个空调系统的施工；竣工验收；运行培训；售后服务。
浅层地热能开发应用经营模式多种多样，目前主要有：
（1）分散经营模式：项目建设单位同时与多个专业公司签订合同，如水源热泵机组供应商、地下水施工专业公司、设备安装公司、设计公司等。
（2）BOT模式：由投资商以BOT形式出资建成整个系统并负责系统的运行和维护，项目建设单位只需支付运行费、按合同约定年限后整个系统产权交付建设单位。
（3）系统集成模式：项目建设单位只需与一个系统集成商签订合同即可，由系统集成商完成全部系统的前期论证、设计、施工、售后服务等交钥匙工作。
浅层地能开发应用的核心技术首先是地下换热系统，地下水地源热泵系统项目要求抽上来的水必须完全回灌，地埋管地源热泵系统的项目要求尽可能大量的提取地下能量并维持冬、夏季的冷热平衡以保证运行的连续平稳性和对环境不造成影响；其次，要求整个系统搭配必须合理、平衡。
浅层地热能的开发应用，是集水文地质专业与暖通、给排水专业技术为一体的跨学科的一门综合应用科学。
地源热泵系统集成商是各企业为适应快速发展的地源热泵系统市场而采取的强强联合、优势互补的一种合作方式，是基于各企业核心能力资源的一种外部优化整合（组合）。企业将投资和管理的注意力集中到企业本身核心能力上，而一些非核心能力或自己短时间内尚不具备核心能力则依靠外部的合作伙伴提供。奉行的宗旨是：以精诚合作与您共生，以挖掘资源与您共赢。地源热泵系统集成商本身形成了一个“商业生态系统”，与自然界的生态系统不同的是，自然生态系统是由自然界的不同物种和物质构成的，而地源热泵系统集成商是具有钻凿井、抽灌井设计、暖通设计、水源热泵机组生产企业、循环泵、潜水泵、阀门、配电柜、控制柜、楼宇自控以及专业安装施工和售后服务队伍组成。这些大大小小涉及几十家企业构成了系统集成商。我们的客户（业主）只需面对地源热泵系统集成商一家，就可以满足实际应用要求，无需面对诸多企业。
北京地质矿产勘查技术院的华清集团是由七家专业类别齐全的子公司组成。集团公司有独立的水文地质设计单位，钻凿队伍，专业的安装施工单位，24小时的售后服务机构。北京市第一例水源热泵项目“华清温泉宾馆”就是由此单位与清华同方合作建成，几年以来，在北京热泵市场，竣工、在建项目、热泵面积超过一半，堪称系统集成商的楷模。
北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司也是一系统集成商。它以中国建筑研究院空调所，北京市地质工程勘察院、北京市创洁联科技有限责任公司，以及诸多水源热泵机组生产厂家、附属设备厂家组成的系统集成商。2002年以来，以集成模式做过的工程有：全国政协宾馆、十八里店中学、楼梓庄医院、来广营医院、华丽联合别墅、北京地面沉降监测中心、北京十七中初中部、酒仙桥实宝来基地、达园宾馆、友谊宾馆、海兴大厦、钢院附中等。
企业资源过度分散，各自为政，单一靠降低价格、恶意竞争是目前北京热泵市场一大隐患，也是诸多企业亟待解决的问题。在GB50366⁃2005地源热泵系统工程技术规范未实施以前，许多工程项目存在问题，产业的集中度和行业的约束度都很低。单个专业公司在热泵市场上打拼就如过江之鲫，单一完成跨学科的工程难度都非常大，困难都非常多。
解决的办法之一就是走集成商的路子，加强各企业间的合作。系统集成成员大多没有资本关联，各企业地位平等，独立运作、财务上独立核算。系统集成的模式，可以快速实施联合，各个单位又有相当的灵活性、选择性，符合目前企业注重速度和控制成本的要求。
如今的热泵市场，系统集成商已经成为企业优势互补，拓展竞争地位，超常规发展的重要手段。当前国家正处于企业创新、技术创新、保护知识产权，经济成分多元化的转型时期，许多企业在产权不甚清晰、治理结构不固定形势下，集成是一种快速取得业绩的捷径。集成各单位（企业）之间基于实力来确定地位，整合的效果取决于各方带入集成体系的能力，它们之间形成共赢的价值网。
20世纪90年代末，随着申奥的成功以及北京对大气环保的更高要求，北京市政府提出尽快开发应用可再生能源，清洁能源。取消燃煤锅炉，使首都北京天更蓝、水更绿。在政府的积极倡导下，资金快速流入热泵行业。北京清华同方、山东富尔达、沈阳一冷等国内企业迅速投入水源热泵主机生产，同时法国西亚特、意大利克莱门特、日本荏源等国外品牌也打入北京市场。这些主机设备厂家与地质钻探单位共同开发市场，使北京热泵项目快速发展起来。
1999年北京第一例水源热泵项目是由清华同方与北京地质勘查技术院共同合作的结果。
2001年第一例地埋管项目由北京地质矿产勘查技术院在立水桥的北京石化干部管理学院完成。
随着热泵市场的不断发展，也出现一些问题，地矿部门负责地下，主机厂家负责机房、安装单位负责末端、工作界点清晰。但系统调试阶段出现问题时，便形成铁路警察各管一段的局面，系统有问题，没有一家说自己的地段有问题，互相推诿。运行出现问题时，多数时候是负荷要求比较大的时段，无论是供暖还是制冷，业主可能要三五天甚至更长的时间查找原因，而更多的情况下是三大部分（地下、机房、末端）的搭配不合理、不匹配，如泵的扬程大小、管径的粗细、管线的拐弯走向等原因。
随着热泵市场的快速发展，人们对热泵行业的认识的提高，业主对系统集成商的需求也更加迫切，寻找一家有实力的企业，对整个项目的每个环节负责。出现问题，不用面对上百家大大小小的企业，即使是一个阀门，全部由系统集成商来承担风险。
图1 地温热泵系统实施的主要环节
图2表示2002年以后具有核心竞争力的地质单位，不再进行单一地下系统的分包施工，而是靠着核心技术，进行系统集成，为业主进行一站式服务。
图2 系统集成单位的运行模式
市场竞争中服务的砝码很重，共生营销在这一重要环节也大有可为。集成商可以在售前、售中、售后等环节合作共同进行宣传，使用示范、指导、代业主运行、换季检修等服务，而取得业主的青睐。
两个或者多个企业组成集成商，共同使用同一品牌，可以低成本的方式迅速提高知名度和美誉度。
1 集成商运作成功的关键四条
（1）合作企业：首先，企业当中要有核心技术（水文地质设计、勘查、钻凿）能力的单位。浅层地能开发应用的源头在地下，它是能源的出处，相当于天然气、煤炭、油等不可再生资源。所以地下系统是整个系统成败的关键。其次，要有一个经验丰富的设计单位，设计系统搭配合理。
（2）创造社会效益与经济效益共融：成员企业在热泵市场上目标统一，协同作战，共同打造集成体的品牌、形象。企业间各自的核心价值观不冲突，与业主一起达到多方共赢，为人类赖以生存的地球创造一个美好环境，为各用户单位创造一个廉价的运行费用。实现各企业自身的发展壮大。
（3）新意识：各企业的核心技术要创新，管理模式要创新，生产工艺要创新，企业只有不断摸索、不断创新，才能在热泵市场上立于不败之地。热泵市场中的企业好比逆水行舟，不进则退。联合体的企业互相选择、互相依存，既紧密又独立，灵活机动，需要一系列科学有效的集成体管理方法。
（4）合理分配合作利益：建立绩效衡量模式对合作进行考核和管理，对集成体各方面来说应该尽可能公平。当合同签订时，制定集成体合作的条款，风险共担、利益均享。
2 市场发展的瓶颈与出路
随着优化能源结构、提高能源利用效率要求的进一步提高，以及相关政策、法规的出台，热泵市场将迎来新一轮空前的发展。但目前，热泵行业存在以下问题，将制约热泵市场的发展：
（1）以往热泵市场中存在诸多问题：施工企业良莠不齐，设备厂商单纯靠低价竞争，各个环节脱节、缺乏有效管理，这种资源过度分散，各自为政的局面，势必会阻碍热泵市场的良性循环发展；
（2）热泵系统本身是一个多学科跨专业的科学体系，涉及到水文地质、工程地质、暖通空调、给排水以及电气、自控等多个专业，在整个系统实施过程中，除了各专业相互之间的配合，同时还存在核心技术的问题。在整个热泵系统中，地下系统、主机系统以及末端系统共同搭建成一个完整的空调系统，对于主机和末端系统而言，基于技术成熟、效果稳定，不存在技术难点，唯一要引起重视的问题是系统搭建的合理性。
（3）现在，业内人士普遍认识到：热泵系统正常运转的成败在于地下系统的稳定性和经济性。只有地下系统稳定，才能保证整个热泵系统的使用安全；也只有地下系统搭建的经济合理，才可以将热泵的经济性体现出来。
鉴于上述因素，突破瓶颈，唯一有效的出路就是走系统集成的路子，由具有实力的地质勘查企业牵头，组成集成商联合体，加强设备厂商、施工、安装企业之间的合作，并充分发挥自身企业的优势，强强联合，将优质与便利带给客户的同时，又成就了自身企业的发展，可谓是共赢的结局。
现谨以北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司的发展实例简要说明“系统集成”的经营模式：
北京市地质矿产勘查开发总公司隶属于北京市地质矿产勘查开发局，公司成立于1994年，多年从事工程地质、水文地质勘查、水源地勘查、地基基础、降水、地质灾害防范等研究工作，拥有一批多年致力于水文地质研究的专家及专业技术人员，掌握着北京市地下水及水文地质等专业领域的珍贵的第一手资料。
自1998年开始涉足热泵领域。与设备厂商联手，基于自身的优势，承担地下水系统的钻凿工作，先后承接了友谊医院、中国人民警察学院、菊儿胡同小区、首钢篮球馆等超过十万平方米的大型建筑物的水源热泵系统水源井钻凿。
鉴于自身在水源井钻凿方面的强大优势，2001年，率先在业界提出“系统集成”的服务理念，即为客户提供包括：前期可研、系统设计、设备采购、施工、安装、系统调试、运行维护、售后服务等“一站式”服务，将服务扩展和延伸至整个热泵系统。
北京市地矿总公司整合自身在水文地质领域的优势，依托自身下属企业——北京市地质工程勘察院，联合在暖通空调领域的专业设计单位——中国建筑研究院空调所、在地源热泵自主研发取得一定科技成果的专业单位——北京市创洁联科技有限责任公司，并吸收诸多国内外着名水源热泵机组生产厂家、附属设备厂家，共同组成系统集成商联合体，共同参与水源热泵系统实施工程，承接了诸多工程实例，并获得了客户的一致好评。
㈢ 地热与浅层地热资源及其利用
陈建平
（北京市国土资源局）
摘要：2008年北京奥运，引发了一场绿色革命，国人对改善环境保护环境的意识空前提高，并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运，北京市采取措施，大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源，本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。
引言
北京市开发利用地热资源（温泉）历史悠久，利用地热进行采暖已经多年。1999年时，为了改善环境、支持申奥，大力改善能源结构，地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划，得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时，浅层地温的利用、研究，在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果，进一步扩大了地热资源利用的范围。
深层地热：指传统意义上的地热，国际规范温度大于25℃。地热有多种形态，其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源，是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功，对改善能源结构、发展可再生能源，将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上，以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面，也具有十分重要的意义。
示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区，6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖，彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题，实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标，有效保护了地热资源。项目的试验的成功，受到市政府的高度重视。
浅层地热：是低温地热能的另一种形式，它涉及从地下常温层以下至一定深度以内（北京地区约为150m以浅）的浅层地热资源，包括土壤中和地下水中的热能等，大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上（特别是接近地表）的土壤地层中，还包含太阳能辐射到地表所形成的热能，优点是利用中操作简单、投入较少，但这部分辐射热能受外界条件的影响较大，不很稳定，其热能利用的效果与热量储量不能与地热（包括地温）相比。
国际上热泵技术的利用发展已经数十年，国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来，北京地区热泵技术利用发展较快，从2000年开始到2004年，仅3年多的时间，全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例，说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明，它将在未来推动我国低品位能源的应用。
1 国外地热能利用的发展情况
1.1 法国
深层地热：法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主，法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而着称；两口地热井在地面上相距10m，但在千余米地下的距离，可达400～1000m；1998年的统计资料，巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行，至2005年时数量略有减少。
浅层地热：对于更低温的地热能，法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台，钻井仅几百米深，地下水温可达到23℃，被用于地热供暖系统。
1.2 德国
深层地热：德国地热利用以采暖为主，特点是：建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电，引用了“季节特性系数”，即供热量与消耗电量之比，一般为5～7的范围；此外，全年热量输出的85%使用地热，全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源，主要解决峰值供暖负荷。到2002年，已有9个集中供热站，其地热井深度从1100～2400m不等，总供热量136MW。用于采暖、温室等；
浅层地热：德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵，供采暖之用；地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器，或地下水换热器等；据介绍，仅德国北部，就有有4.5万根地下换热器。据报告，到1999年底止，德国全国至少安装有1.8万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管，如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器，推算1999年底之前，德国应至少有5.4万根的地下换热器。
德国的供暖系统，习惯于使用热水/冷水供热制冷；德国的供暖水温标准是75/65℃，采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调，土壤温度靠自然恢复，冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃，负荷侧温度38℃，所以其热泵COP值也达4以上。
2 国内地热利用的发展情况
2.1 地热供暖
传统意义上的低温地热水的概念是：温度范围从25～90℃，主要来自深部地层。
20世纪70年代开始，北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40～60℃范围，所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中，为达到供暖效果，依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制（建筑结构、保温质量、供暖管道材质等），往往在最冷天时室温不够高，供暖效果经常不能保证，或者需要进行调峰处理。
随着近代建筑节能技术的发展，居住建筑供暖热指标已逐渐下降（约20W/m2左右），因此进一步降低供暖水温度，成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步，如采用冷热两用型的风机盘管机组，可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右，甚至更低。30～35℃的地板采暖供热温度，也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。
因此，北京地区40～60℃的地热水，也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展，将会很大程度的利用35～40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中，低温地热能的利用，会占越来越大的比重。
2.2 地热热泵
地热热泵，按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度，可以分为两种类型：冷热两用型热泵、升温型热泵；
35℃，是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度；其负荷侧供回水温度，冬季50/43℃，夏季7/12℃；北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初，引进了当时北京第一台国外厂家生产的，能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验；后来又在中试工程中，和大型工厂工程进一步使用，都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法，在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。
55℃，是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度；升温型热泵，仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃，也可以为75/65℃，70/60℃以满足民用采暖的需要。
经在某工程测试的数据计算，热泵运行最低效率为2.7～3.4。
2.3 地热的梯级利用
不论是哪种温度的地热水，梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用，就是按照用户终端需要的供热水温，从高到低排序；高能高用，温度适用，分配得当，各得其所，通过梯级利用，可有效提高地热资源利用率。
北京申办2008年奥运会成功以来，由于地质勘查钻井技术的进步，大大加强了钻井的能力与深度，北京地热水的温度有了新的提高，最高达到89℃。
当然，不论地热水提供的温度多高，供暖所需温度和用户所需要的水温，仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步，有助于进一步提高地热资源的利用率。
2.4 地热梯级利用的实例
根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结，该校使用地热供暖的初投资，与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当；而运行费用，经在2002，2004年两次分别复测，总效率约在5.79～6.54范围内；费用低于天然气。
在北京热泵技术的应用研究与发展中，研究工作已有10多年的历史。据不完全统计，水源、地温热泵的利用发展超过一般的想象，仅在北京地区及周边，已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上，除一般用于小型别墅外，一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验（初步试验的效果理想）。
3 国内浅层地热能供热的发展
3.1 技术可靠性与基础工作
在土壤源热泵系统的设计中，从土壤中吸和放的热量一定要平衡，才能保持可靠、稳定的运行，因此，逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡，以及冬夏季峰值负荷不平衡，超过一定限度时，会出现一些问题，比如：在冬天，热泵水源侧温度达到－2～－4℃，低于设计值，这时，热泵制热量减少，结果可能不能保证供暖温度；而在夏天，由于夏季负荷过大，热量散不出去，水源侧水温升得很高，会造成热泵停机。这时，就得要考虑辅助一个冷却塔；如果用户要求只需供热，不需供冷；或要求只需供冷，不需供热；则在使用这种系统时，要有足够的补救措施。
地热供暖及各种热泵供暖系统，梯级利用的方案示意图如下：
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
大地导热系数包括：塑料管材，回填料，土壤在内的综合的导热系数，还与现场的土壤含水量等因素有关，也只能在现场测定；研究表明，仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说，其数量级可以由0.4W/（m·℃）至6.0W/（m·℃），随其密度及湿度有所不同；常遇到的土壤材料的导热系数，会相差两倍以上；如果大地导热系数相差两倍，在一定的条件下，设计管长，可以减少大约20%；同时，在提高回填材料的导热系数上，多年来国外都做了不少改进。
大地导热系数的测定，要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理，大地导热系数模拟装置已测出多种数据；该装置由北工大地热供暖课题组，在研究工作中，自行研制、设计和施工；经过了实验检验；并且经改进后，还扩大了其功能。
3.2 合理的热泵选择
一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素，进行合理的选择，已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。
二是按照低的进水温度选热泵，以免制热量不够；由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明，该热泵水源侧供水温度3.9℃时的制热量，比14℃时的制热量，大约小一倍；并且样本上说明，不鼓励在该低温工况下运行。
三是要选能承受冬季的低温，夏季的高温的土壤源专用热泵；能承受水源侧进水温度－5℃，和43℃的热泵；不仅在自控上体现了保护温度的不同，在制冷系统上，还应该有必要的措施。
3.3 严格的施工技术
（1）要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料：例如，热泵主机的性能稳定，U型管的底部接头、双U型管的上部接头等，是导致水流阻力加大的主要部位。
（2）井孔的回填材料和方法：回填材料影响导热系数；要使用砂浆泵加压灌浆法，可以保证较高的导热系数。
（3）施工单位要有相应的资质，施工人员（包括电熔焊工和下管，回填工）要进行培训，并有合格证书。
（4）杜绝低劣，粗放的设计，施工工艺，才能保证效果。
3.4 长期的效果监测
根据大地导热系数的测定结果，在设计、工完成后，可以进行使用20～50年的效果模拟预测，主要是确定热泵水源侧，冬夏的最高，最低温度的逐年变化；这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化；一般说，当冬夏热冷负荷基本一样时，水源侧的冬夏的最高，最低温度也还会逐年上升，这对于北方的供暖有利。
3.5 规范化管理和许可证制度
国家应制定统一标准，包括：地埋管的钻孔，设计，施工规范等。我国是一个大国，任何事情，无序发展，势必造成混乱；由于钻孔的高利润，只要买个小钻机，个体的钻孔很容易实现；据调查，有的工地，钻孔的斜度，可以与相距4～6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程，如果无序进行，对于其他地下设施，势必会造成影响；
政府有关部门，应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一，热泵技术的发展（包括土壤源和地下水源等）应在浅层地温条件调研的基础上，由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理，应制定法规，以规范这一技术的有序发展。
对于土壤源热泵系统，可能带来的土壤环境保护问题，应有所准备；要有序钻孔，以保护一个清洁的地球。
4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策
4.1 深层地热
为科学引导地热的发展，北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点，一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理，实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知，支持地热供暖项目的发展，但要求采取回灌措施，保证将采暖弃水进行回灌；强调温泉休闲度假旅游项目的发展，按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用，实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设，提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万，按规划目标，总建筑面积约500万m2，当地地热埋深2000m，可打出70℃左右、日采3000m3地热水，具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖，可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。
4.2 浅层地热
浅层地热的开发利用，需要具备一定的地质和水文条件，才能取得较高的效率，达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理，规范开发中的市场行为，应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查，并在调查的基础上，划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围，编制相关的发展规划，以便引导浅层地热能科学合理的利用。
4.3 地质环境的监测
加强对浅层地热利用的管理和规范，特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测，十分重要，应引起有关部门的足够重视。
4.4 发展前景
鉴于改善能源结构和节约资源的需要，北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用，提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出，完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标，在市发改委的牵头下，市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策，加强对地热与浅层地温资源利用的支持，引导地热于浅层地源热泵项目，给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下，北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。
参考文献
［1］丁良士等.从深层到浅层地热供热/制冷看北京2008奥运场馆能源建设.2003
［2］北京市地质矿产局地热处.北京市地热资源2001—2010年可持续利用发展规划.1999
［3］陈建平.北京地热资源管理研究.2002.北京地热国际研讨会论文集，北京：北质出版社，273～283
㈣ 浅层地热能开发利用现状、发展趋势与对策
陶庆法 胡杰
（国土资源部地质环境司）
1 概述
地球的内部是一个巨大的热源库，蕴藏着无比巨大的热能。浅层地热能是地球热能的重要组成部分，通常是指位于地球表层变温层之下，蕴藏在地壳浅部岩（土）体中的低温地热资源，其热能主要来自地球深部的热传导。浅层地热能的温度略高于当地平均气温3～5℃，温度比较稳定，分布广泛，开发利用方便。具有十分广阔的开发利用前景。浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，将赋存于地层中的低位热源转化为可以利用的高位热源，既可以供热，又可以制冷。目前浅层地热能的可经济开采利用的深度一般小于200m。
热泵技术的不断完善与广泛应用，为浅层地热能的开发利用提供了条件。用于浅层地热能开发利用的热泵系统，统称为“地源热泵系统”，它是以岩土体、地下水（或地表水）为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，是一种节能环保的空调系统。根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
地源热泵技术是一种利用浅层地热能的既可以取热供暖又可以取冷制冷的高效节能的空调技术。其工作原理是利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位电能，运用埋藏于建筑物周围的管路系统或地下水与建筑物内部进行热交换，实现低品位热能向高品位转移的冷暖两用空调系统。它由水循环系统、热交换器、地源热泵机组和控制系统组成。冬季代替锅炉从土壤中取热，以30～40℃左右热风向建筑物供暖，夏季代替普通空调向土壤排热，以10～17℃左右冷风给建筑物制冷。同时，还能供应生活用热水。
国内外大量实例表明，采用地源热泵系统开发利用浅层地热能对建筑物进行供暖空调，具有取用方便、无污染、运行费用低等特点。浅层地热能是理想的“绿色环保能源”，热泵技术是“绿色环保技术”，其主要特点是：
（1）资源可持续利用。浅部地热能储层像一个巨大的热能调蓄器，利用热泵系统给建筑物供暖、空调，冬季从地层中取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，这样，全年中建筑物冬季采暖所需的热量，总体上可与来自地球深部的传导热量和夏季储存的热量实现平衡，使浅层地热能源能够实现可持续利用。
（2）高效节能。由于浅层地温略高于当地平均气温，比较恒定，冬季供热时温度比环境温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比提高；夏季供冷时，温度比环境温度低，冷却效果提高，机组效率也提高。地源热泵的制冷制热系数可达4.0以上。与传统的空气源热泵相比，高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%～60%，与电热锅炉和电热膜供热相比，可节约70%左右的电能。
（3）无环境污染。地源热泵运行时，除了消耗少量的电能外，需要的仅仅是与地下岩土层（含岩石、土层和空隙中的水）进行热量交换的循环水或其它液体，基本不消耗水、不排泄废物，不对周围环境产生任何污染。
（4）运行费用低。维修量少、自动化程度高，运行费一般只相当于普通供暖空调费用的30%～70%。
（5）一机多用。一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应，可代替原来的锅炉加空调两套系统，一次性投资降低。
（6）节省土地资源。地源热泵除主机和循环水泵外，没有其它安装设备。与锅炉房相比，省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场，节约了土地资源。
（7）运行灵活、稳定可靠、使用寿命长：每台机组可独立运行，个别机组发生故障不会影响整个系统的运行。机组运行工况稳定，不受环境温度变化的影响，冬季不需要除霜。热泵的运转部件少，基本上不需要维修，运行稳定可靠，使用寿命可达20年。
（8）自动化程度高：地源热泵一般是全电脑控制，可根据外部负荷的变化，调整压缩机的工作数量，并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施，可实现无人值守。
（9）用途广泛：从严寒地区至热带地区均适用。
（10）易于管理。可实现机组独立装表、计费，方便对整个系统的管理。
地源热泵系统的应用受当地水文地质条件的制约。地区的水文地质条件决定了采用地源热泵供暖、空调的可能性及其利用的方式。就一般而论，在地下水位埋藏不深，含水层厚度较大、渗透性能较强、易于回灌的地区，适宜采用以地下水源为载体的地源热泵；在地下水位埋藏浅，松散层厚度大、但渗透差、不易回灌的砂、土层分布地区，适宜采用垂直埋管式地源热泵；地下水位埋藏深，松散层厚度小、岩土层渗透性弱、不具备开采地下水的岩石地区，不适宜采用地源热泵。
2 国际地源热泵技术与浅层地热能应用发展趋势
“热泵”的概念，1912年由瑞士人提出，1946年第一个热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起，瑞士、荷兰和瑞典等国家政府逐步资助建立示范工程。20世纪80年代后期，热泵技术日臻成熟。在过去的10年时间里，大约30个国家的热泵平均增长速率达到10%，在国际社会中，由于其在减少二氧化碳方面得到普遍认可而受到广泛重视。
目前，利用热泵技术开发利用浅层地热能较好的国家有美国、北欧、瑞典、瑞士和德国，已有大量装机的国家有加拿大、奥地利、法国和荷兰，开始重视和推广应用的国家有中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国。
热泵增长较快的主要还是在美国和欧洲。目前全世界装机容量可能接近10100MWt，年均利用能量约59000TJ（16470GWh），实际安装的机组量约900000个，据不完全的统计，目前地源热泵装机容量居多的国家依次是美国、瑞典、德国、瑞士、加拿大、澳大利亚（见表1）。
表1 利用地源热泵装机容量居多的国家
在美国，每年接近安装5万～6万套热泵机组，超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷。在瑞士，由于高原气候条件，冬天日照少，水源热泵系统已经以每年15%的速度快速增长。目前，瑞士有超过25万台热泵系统在运行，成为世界上利用热泵密度最大的国家。在英国，尽管地质条件非常复杂。但是热泵技术也从非常小的起步发展到遍及整个英国。涉及领域有：私人建筑、房地产开发、公共设施等。目前，瑞典的地源热泵安装基本占总需求负荷的60%，尤其是进入到21世纪之后，瑞典的热泵安装增长更为迅速，仅2001年热泵销售就突破25000台。澳大利亚虽然大部分国土位于热带，但是引入热泵的数量也达到23000多套。
地源热泵在日、韩、美和中欧、北欧应用较为普遍。据1999年的统计，在住宅供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士96%，奥地利38%，丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%，且以10%的速度稳步增长。其中最着名的地源热泵工程有肯塔基州路易斯威尔的滨水区办公大楼，服务面积15.8×104m2，每月节省运行费用25000美元。随着该项技术的应用发展，其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍，日本国研究出的高温水地源热泵，出水温度达到80～150℃，且其制热系数COP高达8.0。
由于地源热泵技术的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛利用。近几年来，各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能（蕴藏于地球浅部岩土体中的低温能源），将是地热资源开发利用的主流和方向。
3 我国浅层地热能开发利用现状
我国的热泵研究始于20世纪50年代，天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年开展了我国热泵的研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组。但由于多种原因，发展缓慢，直到80年代末90年代初，相关领域开始了新一轮的研究。进入21世纪以来，我国在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质研究等方面取得了一批显着成果。随着传统能源的紧缺和人们对开发新能源和再生能源的重视以及热泵技术的日益成熟，热泵技术及浅层低品位地热能的开发利用得到了快速发展。
我国政府十分重视热泵技术和浅层地热能的开发利用工作。1994年3月国务院批准了《中国21世纪议程下的可持续能源计划》。1997年11月原国家科委与美国能源部在北京签署了《关于地热能源生产与应用的合作协议书》，中美两国政府开始了可再生能源领域的技术合作。1998年11月，开始实施《中美两国政府合作推广美国土-气型地源热泵技术工作计划书》，确定了北京计科地源热泵科技有限公司、上海鼎达能源公司、广州信利达公司为中美两国政府地源热泵合作项目的执行单位。按照该计划，1999年正式启动了北京嘉和园国际公寓、宁波服装厂厂房楼、广州松田学院教学主楼三处示范性工程，建筑总面积13．238万m2，其中北京嘉和园国际公寓面积最大，达8．8万m2。2000年6月，由中国科学技术部在北京主办了“美国土-气型地源热泵技术交流大会”，进一步推动了热泵技术的运用。据统计，到2003年底，仅北京计科公司，已建成土-气$#
北京是我国应用地源热泵技术开采浅层地热能对建筑物进行供暖空调较早且发展最快的地区之一。近几年来，采用浅层地热能为建筑物供暖空调的工程数量迅速增加。到2004年底，北京已有200多个单位总计420万m2的建筑面积利用浅层地热能供暖或供冷。其建筑物类型有普通住宅、办公大楼、高级宾馆，也有学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、档案馆、体育场馆、厂房、污水场站，景观水池等。其中，地下水地源热泵系统最大单项工程建筑面积达18万m2，地埋管地源热泵系统（又称土壤源热泵系统）最大单项工程建筑面积也已达13万m2。目前由华清地热集团正在实施的地埋管地源热泵系统单项工程——用友软件园，供暖空调面积将达到20万m2。几处代表性的地源热泵供暖空调工程项目见表2。
表2 北京代表性的地源热泵供暖空调工程项目简介
天津也是我国应用地源热泵系统供暖空调较早的地区之一。近年来，已先后在天津开发区第十八大街海滨大道发展公司、天津地矿珠宝公司、天津市中心海河商贸区古文化街等地建立了地源热泵系统供暖空调项目。目前，正在快速发展中。
河南、内蒙古、山东、广东、安徽等地也都开始了开发利用浅层地热能的探索和试点。随着我国能源结构政策的调整，以燃煤和耗电为主的锅炉采暖、空气源热泵供冷的传统方式，将会被更加高效的以浅层地热能为热源（或冷源）的地源热泵供暖（或供冷）方式所取代。随着地源热泵技术的逐步完善，浅层地热能必将成为我国今后一段时期地热能开发利用中的最普遍最主要的能源。在我国建筑物供暖（或供冷）中，浅层地热能所占的比重也将愈来愈高。
4 存在的主要问题
地源热泵技术及其浅层地热能的开发利用，虽然在我国取得了明显成效，但由于发展时间短，总体上还处于起步阶段，地区发展很不平衡，存在的一些问题也日益显现，需要我们认真研究和解决，否则将直接影响着浅层地热资源的科学开发和持续利用。主要问题是：
（1）社会认知程度低。当前社会对浅层地热能资源的认知程度还很低，人们对赋存于地壳表层丰富的浅层地热能资源和特点及其热泵技术了解不多，甚至相当一部分专业设计单位的人员对此也缺乏了解，直接影响浅层地热能这一新型能源的广泛应用。
（2）开发技术水平不高。适合我国特点并满足不同要求的地源热泵系列产品尚未形成，有待积极开发；地源热泵供暖空调项目专业设计人员普遍缺乏，系统设计不匹配和偏保守的问题较突出。土壤埋管换热计算理论还不成熟，缺乏设计标准，工程质量难以保证，广泛应用受到限制。
（3）开发利用工程与资源勘查评价工作脱节，存在一定的盲目性。水文地质条件决定了浅层地热能的开发利用方式和规模。但目前浅层地热能的开发与勘查评价工作大多存在脱节问题，有的开发利用方案的选定缺乏科学依据，开发规模与资源条件不匹配，存在盲目性，导致工程效益不高，工程成功率偏低。因此，浅层地热能的开发利用必须建立在水文地质勘查评价工作的基础上，应对浅层地热能开发利用的可行性、适宜性及开发利用容量进行评价，因地制宜地制定开发利用方案，选定热泵系统类型（是地埋管地源热泵还是地下水型地源热泵等），确定埋管深度、密度等科学数据。
对已经开发利用浅层地热能的工程和地区，大多没有对其影响范围内环境地质体中的岩土体温度、地下水温度及其水质等进行监测，也没有及时分析地热能场的变化规律及开展环境影响评价工作，对未来的变化趋势更是心中无数。
（4）浅层地热能开发利用的技术标准、规范滞后。目前尚缺乏《浅层地热能勘查评价》、《浅层地热能地质环境境影响评价》等技术规范，使勘查评价工作缺乏标准，方法不统一。工程的设计缺乏系统的设计规范，大都处在无标准可依的状态。对开发单位缺乏资质管理，实施的工程也缺乏必要的论证程序。浅层地热能供热（或供冷）是一项系统工程，地上暖通空调系统与地下资源勘查评价及井位、埋管系统的设计、施工等环节，是有机的整体，各专业之间必须统一设计施工，协同作业。否则，浅层地热能供暖（或供冷）工程将会造成热泵系统不匹配或匹配程度差，成功率低的不良后果。
（5）相关技术研发滞后。由于浅层地热能开发利用在我国时间短，一些配套的技术措施和检测设备还跟不上。如深层岩土热物性测试技术和仪器研发、不同区域地下传热模型模拟试验研究、地埋管换热器的传热强化、系统设计软件开发、地源热泵仿真及最佳匹配参数的研究、高性能回填材料的研究等，亟待开发和研制。
（6）缺少必要的扶持和激励政策。浅层地热能资源开发利用潜力很大，资源的可再生、无污染，是任何化石燃料所不能替代的。但初期一次性投入也较大，要取得经济上的规模效益，需要各级政府在财税等政策上予以扶持，否则，全面推广和应用受到一定的限制。就全国而言，目前仅有北京市，出台了鼓励政策，对用热泵技术进行供暖（供冷）的，市财政按照其受益的建筑物面积给以补助。但有些地区不但没有鼓励政策，反而出台了限制政策，如不仅对取出的地下源水收费，而且对回灌到地下的源水还再次收费，增加了企业负担，使企业利用浅层地热能的节能、环保效果未能在经济效益上得到体现，因而大大限制了热泵技术和浅层地热能的利用和发展。
5 对策
浅层地热能的开发利用已逐渐在我国兴起，并呈快速增长之势，近几年，其在用于供暖（空调）方面的发展速度已超过传统意义上的地热资源，随着人们认识水平的提高和示范工程的引鉴，对其开发利用会引起更多人的关注，也将会有越来越多的建筑物供暖空调项目采用浅层地热能资源。为促进浅层地热能资源的合理开发利用，必须采取如下对策措施。
（1）积极开展浅层地热能资源勘查评价，制定开发利用总体发展规划。浅层地热能资源普遍存在于地球表部，分布广泛、取用方便，具有广阔的利用前景已是不争的事实，但采用何种方式开发、可能利用的量、长期利用后对环境的影响程度等，则受到当地具体水文地质条件（地下水埋藏条件，地层结构、含水地层的渗透性、地下水水质等）的限制，只有这些条件查清楚，才能对浅层地热能的利用方式做出正确的选择。就一个地区而论，也才能对适宜浅层地热能开发利用的地区、不同利用方式的地段、可能的利用规模、潜在的环境地质问题等做出合理的判断。
部署开展区域浅层地热能资源勘查评价工作。当前，应先从平原区的重点城市起步，开展以1∶10万比例尺精度为主体的勘查评价工作。以原来开展的水文地质勘查成果为基础，补充必要的获取岩土体热传导率、渗透率等参数的勘查工作。勘查工作深度一般控制在200m以浅。
在勘查评价的基础上，编制浅层地热能开发利用规划，进行合理布局，确定适宜开发利用的地区、圈定不同利用方式（地下水、地埋管）的地段、提出合理的开发利用规模、防治地质灾害和环境地质问题的措施等。
（2）推动示范工程的建设，带动地区浅层地热能资源的开发利用。我国南北差异大，地质条件复杂，浅层地热能在一个地区成功应用的经验受地区具体条件的限制，并不能完全适用于其他地区。不同方式的利用经验，也有其特性和相应的利用模式。浅层地热能在一个地区的推广应用，除了吸收普遍的经验外，更重要的是应结合地区具体的条件，建立符合本地实际的示范性工程，摸索方法、总结经验，推广应用，带动面上的开发利用。
（3）依靠科技进步和创新，提高浅层地热能应用技术水平。浅层地热能利用涉及到资源勘查评价、地下换热、热泵、建筑物内供热（供冷）系统、自动控制等诸方面的配套技术，涉及多学科相互联系、借鉴的应用技术，既需要自身的提高，也需要相互协调配合方面的强化和提高。当前，尤其应加强地下换热技术，适合我国特点和需要的地源热泵产品研制及产品的系列化、标准化，系统设计优化和相关仪器的研制等，以推动整体技术水平的提高。
（4）出台相关政策、激励浅层地热能资源的开发利用：浅层地热能开发利用初投资较高，但运行管理费用低并具有清洁、高效、节能的特点，是具有很好的开发前景和可持续利用的清洁能源，政府应出台相关政策、法规，支持、鼓励浅层地热能资源的开发利用。各级地方政府可以参照北京市政府的做法，对用地热能供暖（或供冷）的，可以按照建成的供暖（或供冷）的建筑面积，财政上给以补贴，以此支持和鼓励热泵技术的推广应用，推进浅层地热能的开发和利用。建议中央财政在可再生能源发展专项资金中，安排一部分资金专门支持和鼓励示范区的浅层地热能的开发利用。
（5）制定相关的技术标准、规范，规范浅层地热能资源的开发利用。2005年11月建设部、国家质检局已联合发布了GB50366-2005地源热泵系统工程技术规范，该规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸汽压缩机热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程设计、施工及验收。它的发布与实施，将有利于浅层地热能开发利用工程设计质量的统一。当前，亟需制定和出台浅层地热能勘查评价、浅层地热能地质环境影响评价等技术规范和标准，以规范浅层地热能资源的勘查评价、地源热泵埋管设计、地质环境影响评价等行为，提高浅层地热能的开发利用水平。
（6）开展浅层地热能开发利用示范工程地下换热系统动态监测工作。在已开发利用浅层地热能的地区，选择不同类型的开发利用典型地区，开展地下换热系统的动态监测，进行地下场地水、热均衡动态长期监测和研究，积累数据，为浅层地热能的评价、地下换热系统工程的优化设计、完善标准、保护资源环境提供依据。
（7）建立和完善浅层地热能开发利用数据库及信息系统：浅层地热能开发利用的地下换热系统工程深埋地下，是永久性工程，有的地面建筑物消失了，地下换热系统（地埋管、水源井等）还将长期保存于地下深处，对当地环境和后人的生产、生活等活动有潜在的影响。为加强浅层地热能开发利用的管理与资源的保护，应及早建立全国及省（区、市）浅层地热能开发利用地下热交换工程数据库及信息系统。
㈤ 浅层地热能开发利用区划
笔者在收集了河南省各城市大量的地质、水文地质资料后，根据各城市的水文地质特征，按照地下水热泵、地埋管热泵适宜性的分区标准，对河南省各城市进行了浅层地热能的不同利用形式的适宜性进行了开发利用区划。结果见表6-10及图6-29至图6-46。
由表6-10看出，浅层地热能利用方式在不同地质条件下的适宜性既存在一定的差异也存在一定的联系。地下水换热的适宜性主要考虑的是良好的水文地质条件，如单井的出水量和回灌量；地埋管换热的经济性主要考虑的是影响成井经济性的地质因素，如地层结构、颗粒度等。两者考虑的因素具有相同部分，如地层的渗透性、水位埋深、径流大小等，只是考虑的侧重点不同。同时存在不同的部分，如地埋管热泵经济性主要考虑地层可钻性以及基岩埋深，而不考虑地层的回灌能力。所以一般在地下水热泵适宜的地区地埋管热泵的经济性不是最好的.在地埋管热泵经济性最好的地区地下水热泵适宜性一般，二者有一定的互补性。在过渡地带二者的适用性相差不大，可以综合考虑多种因素（包括非地质因素）来决定该地区的浅层地热能开发利用方式。
表6-10 河南省城市地埋管热泵系统应用适宜性评价结果表
图6-12 郑州市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
适宜区生产能力：强，采回比：1:1或1:2，井深：80～100m；较适宜区生产能力：一般，采回比；1:2或1:3，井深90～160m；不适宜区生产能力：弱
图6-13 开封市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统较适宜区生产能力：强，采回比：1:2，井深80～160m；不适宜区生产能力：弱
图6-14 洛阳市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
适宜区生产能力：极强，采回比；1:1，井深：90～150m，较适宜区生产能力：强，采回比：1:1或1:2，井深100～150m；不适宜区生产能力：弱
图6-15 平顶山市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统，b—地埋管热泵系统
图6-16 安阳市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
适宜区生产能力：极强，采回比：1:1，井深：65～85m；较适宜区生产能力：强，采回比：1:2，井深65～85m；不适宜区生产能力：弱
图6-17 鹤壁市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
图6-18 新乡市浅层地热能适宜性分区图
a —地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
适宜区生产能力：强，采回比：1:2，井深：90～100m；不适宜区生产能力：弱
图6-19 焦作市浅层地热能适宜性分区图
a 地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
较适宜区生产能力：强，采回比：1:2，井深 80～130m；不适宜区生产能力：弱
图6-20 濮阳市浅层地热能适宜性分区图
a 地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
较适宜区生产能力：一般.采回比：1:3，井深：90～140m；不适宜区生产能力：弱
图6-21 许昌市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统：b—地埋管热泵系统
较适宜区生产能力：一般，采回比：1:3，井深：130～160m；不适宜区生产能力：弱
图6-22 漯河市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统：b—地埋管热泵系统
较适宜区生产能力：一般，采回比：1:3，井深：100～150m；不适宜区生产能力：弱
图6-23 三门峡市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
图6-24 南阳市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
适宜区生产能力：强，采回比：1:1，井深：100～160m；较适宜区生产能力：一般.采回比：1:1或1:2，井深120～160m；不适宜区生产能力：弱
图6-25 商丘市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
图6-26 信阳市浅层地热能适宜性分区图
a —地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
图6-27 周口市浅层地热能适宜性分区图
a 地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
较适宜区生产能力：一般，采回比：1:3，井深110～l80m；不适宜区生产能力：弱
图6-28 驻马店市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
图6-29 济源市浅层地热能适宜性分区图
a—地下水源热泵系统；b—地埋管热泵系统
表6-11 浅层地热能开发利用区划表
续表
续表
续表
续表
图6-30 郑州市浅层地热能开发利用区划图
图6-31 开封市浅层地热能开发利用区划图
图6-32 洛阳市浅层地热能开发利用区划图
图6-33 平顶山市浅层浅层地热能开发利用区划图
图6-34 安阳市浅层地热能开发利用区划图
图6-35 鹤壁市浅层地热能开发利用区划图
图6-36 新乡市浅层地热能开发利用区划图
图6-37 焦作市浅层地热能开发利用区划图
图6-38 濮阳市浅层地热能开发利用区划图
图6-39 许昌市浅层地热能开发利用区划图
图6-40 漯河市浅层地热能开发利用区划图
图6-41 三门峡市浅层地热能开发利用区划图
图6-42 南阳市浅层地热能开发利用区划图
图6-43 商丘市浅层地热能开发利用区划图
图6-44 信阳市浅层地热能开发利用区划图
图6-45 周口市浅层地热能开发利用区划图
图6-46 驻马店市浅层地热能开发利用区划图
图6-47 济源市浅层地热能开发利用区划图
河南省城市浅层地热能开发利用适宜区分布情况如下。
1.郑州市
郑州市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为784.47km2，主要分布在京广铁路以东城区、郑东新区的黄河冲积平原和中原区、高新区的黄土塬间平原大部地区；地埋管热泵适宜区总面积为116.23km2，主要分布在北郊黄河滩区地下水水源区、西部黄土塬间平原、北部黄土台塬；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为110.53km2，主要分布在市区西南部的马寨、侯寨黄土台源一带。
2.开封市
开封市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为297.40km2，主要分布在城市规划区内大部分黄河冲积平原；地埋管热泵适宜区总面积为76.04km2，主要分布在北部柳园口以北的黄河滩区，中部龙亭到前台，南部西御林、火神庙的黄河冲积平原河间带。
3.洛阳市
洛阳市地下水源热泵适宜区总面积为300.18km2，主要分布在洛北的洛河一、二级阶地，涧河三级阶地，洛南的伊－洛河河间地块东部；地埋管热泵适宜区总面积为159.12km2，主要分布在邙山、南山、龙门山的黄土台塬和丘陵区。
4 .平顶山市
平顶山市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为159.05km2，主要分布在市区南部的沙河冲积平原；地下水源热泵适宜区总面积为27.42km2，主要分布在市区西南靠近白龟山水库一带、WN—ES方向呈条带状、点状分布的岩溶水区：地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为276.28km2，主要分布在市区及北部矿区的丘陵、山前坡洪积平原一带。
5.安阳市
安阳市地下水源热泵适宜区总面积为183.77km2，主要分布在建成区到安阳西站的安阳河冲洪积扇及北部漳河洪积扇；地埋管热泵适宜区总面积为156.33km2，主要分布在市区外围的安阳河冲洪积扇前缘地带；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为191.89km2，主要分布在南部龙泉镇到马头涧一带的丘陵区。
6.鹤壁市
鹤壁市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为97.93km2，主要分布在淇滨新区断陷洼地和淇河冲洪积扇；地下水源热泵适宜区总面积为140.47km2，主要分布在庞村镇至高村镇的淇河冲洪积扇群；地埋管热泵适宜区总面积为39.42km2，主要分布在淇滨新区东部呈NNE向展布的岗地；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为494.08km2，主要分布在鹤山区、山城区的侵蚀剥蚀低山地丘陵。
7.新乡市
新乡市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为512.50km2.主要分布在建成区及其南部黄河冲积平原；地下水源热泵适宜区总面积为41.60km2.主要分布在北部凤、泉区堡上及凤凰山一带的奥陶系灰岩裂隙岩溶水；地埋管热泵适宜区总面积为281.89km2，主要分布在共产主义渠两侧交接洼地。
8.焦作市
焦作市地下水源热泵适宜区总面积为359.78km2，主要分布在市区及其中部、北部的坡洪积斜地、扇、扇前（间）洼地；地埋管热泵适宜区总面积为125.81km2，主要分布在市区南部沁河冲积平原；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为295.20km2.主要分布在市区北部的基岩山区。
9.灌阳市
濮阳市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为487.24km2，主要分布在市区西部的黄河冲积平原大部；地埋管热泵适宜区总面积为120.45km2，主要分布在市区东部黄河冲 积平原。
10.许昌市
许昌市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为37.20km2，主要分布在市区南部的双洎河—清沂河冲积平原：地埋管热泵适宜区总面积为196.09km2，主要分布在市区及其北部一带双洎河—清沂河冲积平原的弱富水区。
11.漯河市
漯河市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为112.06km2.主要分布在东部昭陵区一带的沙颍河冲洪积平原；地埋管热泵适宜区总面积为247.79km2，主要分布在市区及郾城区一带沙颍河冲洪积平原的弱富水区。
12.三门峡市
三 门峡市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为129.20km2，主要分布在市区的青龙涧河、苍龙涧河和宏农涧河河谷及阶地，市区南部山前冲洪积扇、黄土梁峁；地下水源热泵适宜区总面积为54.66km2，主要分布在三门峡水库南侧的黄河阶地；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为1.90km2，主要分布陕县温塘基岩山区。
13.南阳市
南阳市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为179.63km2，主要分布在市区西侧槐树清—卧龙岗一带及白河东部的白河冲积、洪积平原；地下水源热泵适宜区总面积为123.20km2，主要分布在市区及白河两岸的漫滩与阶地；地埋管热泵适宜区总面积为109.52km3，主要分布在市区西部周后王—靳岗一带剥蚀垄岗；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为12.48km2，主要分布在市区北部侵入岩体的独山。
14.商丘市
商丘市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为102.25km2，主要分布在黄河冲积平原区的市区及其中部地下水漏斗区；地埋管热泵适宜区总面积为110.55km2，主要分布在市区外围的黄河冲积平原区。
15.信阳市
信阳市地下水源热泵适宜区总面积为32.54km2，主要分布在建成区及浉河河谷；地埋管热泵适宜区总面积为70.65km2，主要分布在市区北部豫南软岩分布丘陵岗地。
16.周口市
周口市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为124.60km2，主要分布在市区北部；地埋管热泵适宜区总面积为171.40km2，主要分布在市区及黄河冲积平原、沙颍河冲积平原。
17.驻马店市
驻马店市全区88.43km2均适宜地下水源热泵和地埋管热泵。
18.济源市
济源市地下水源热泵、地埋管热泵均适宜区总面积为315.15km2，主要分布在市区及其周边的漭河冲洪积平原；地下水源热泵适宜区总面积为26.58km2，主要分布在五龙口东部沁河口洪积扇；地埋管热泵适宜区总面积为228.11km2，主要分布在南部软岩组成的低山与丘陵区；地下水源热泵、地埋管热泵均不适宜区总面积为297.82km2，主要分布在西部、北部的低山与丘陵区。
㈥ 浅层地热能基本概念
一、地热能（资源）与浅层地热能
人们对地热能的认识是逐步形成和完善的，原来人们把自然出露的温泉称之为地热，后来随着钻探技术水平的提高，将地热异常区及深部主要热储层（带）中储存的、可以开发利用的地热流体作为地热资源。
近年来，随着热泵技术在供暖、空调方面的推广应用，使广泛分布的浅层地热能有了利用的可能，并且比开发深部地热资源更具有广泛性。2006年，中国矿业联合会地热资源委员会宾德智教授提出：地热能（资源）主要包括变温层中的地温能、浅层地热能和地热异常区及深部地热资源。
（1）变温层中的地温能
该层地热能位于地面表层，深度一般小于30m，地热来自地球深部的热传导和太阳光的辐射，温度受年气温变化的影响，低于当地平均气温，可通过水热交换方式利用其部分地热（温）资源于供暖或空调——适宜地源热泵技术。
（2）浅层地热能
该层地热能位于恒温层以下至200m深度范围内，温度低于25℃，是在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地热能。地热主要来源于地球深部的热传导，储存于地下岩石裂隙和土层孔隙的水体中，可通过水－热交换方式利用其部分地热资源于供暖或空调——适宜水源热泵技术。
（3）地热异常区及深部地热资源
这种地热资源即分布于地热异常区的天然温泉及隐伏于地下深部（>；300m）热储中具有开采经济价值的地热资源。地热来自地球深部的热传导和热对流，储存于岩石裂隙和土层孔隙的水体中，温度随深度或靠近地热异常区增加，且大于25℃。可利用的地热资源目前主要限于深度小于4000m，通过钻井直接开采地下热水予以直接利用。
从宾德智教授关于地热能的划分可以看出，变温层中的地温能和浅层地热能具有埋藏浅、储量大、开采技术条件简单、可再生和环保等特点，具有很好的开发前景。但是，变温层中的地温能和浅层地热能概念与应用会产生不协调，例如，在实践中，人们更多的是利用变温层以下的地温能，而宾德智教授在定义中恰恰忽略了这一点。
2008年，北京市地质勘查开发局编着的《北京市浅层地温能资源》一书中认为：浅层地温能是蕴藏在地壳浅部变温层以下一定深度范围内（一般小于200m）岩土体和地下水中、受太阳辐射的程度较小、温度相对稳定（一般恒定在10～25℃之间）、在当前技术条件下具备开发利用价值的低温地热资源。这种观点基本上代表了近年来我国关于浅层地热能的研究水平。
2009年，国土资源部在我国研究浅层地热能现状的基础上，编制了我国地质行业标准《浅层地热能勘查评价规范（DZ/T0225—2009）》，该规范对浅层地热能进行定义：浅层地热能是指蕴藏在地表一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能。笔者认为，地表水中确实具有开发利用价值的热能，并且目前已有应用，但是，作为地质行业标准，与浅层地热能的内涵不符，并且在该规范的具体内容中并未涉及，因此，地表水作为浅层地热能有待进一步探讨。
考虑到目前我国应用现状和工作实际，笔者认为：浅层地热能是指通过地源热泵换热技术利用的蕴藏在地表以下200m深度范围内，温度低于25℃的岩土体和地下水中具有开发利用价值的热能。这也是本书研究的主要对象。
二、浅层地热能开发利用的主要特点及优势
1.资源的循环再生与可持续利用
浅层地热能的能量来源于地球内部的热能和太阳辐射能，这两种能源均为可再生资源。地球是一个巨大的太阳能收集点，它大约将47%的太阳能储存在地球浅表层，比人类每年利用能量的500倍还多，浅层地热能不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层并类似于一种无限的可再生能源，使得浅层地热能成为清洁的可再生能源的一种形式。
地温（水源）热泵是利用了地球表面浅层地热资源（深度通常小于200m）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。冬季从地层中取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，达到夏季传导热量和储存热量的动态平衡，从而实现浅层地热能的循环再生和可持续利用。地温（水源）热泵的推广将为城市浅层水资源的利用找到一个新途径。推广水源热泵中央空调，不仅符合国家的能源产业政策用水政策，而且也符合城市环保和节约用水政策。
2.浅层地热能储量巨大
据专家估算，我国岩土厚度按100m计算，其每年可采集的低温能量是我国目前发电装机容量4×108k W的3750倍。而百米内地下水每年可采集的低温能量达4×108kW。这为推广利用地源热泵系统或地埋管换热系统提供了能源保障。
3.与热泵技术结合紧密，节能效益显着
利用浅层地热能主要是利用和运用地源热泵系统或地埋管换热系统，通过输入少量的高品位电能，将岩土体和地下水中低位能变为高品位能量供末端用户使用，从而达到夏季制冷和冬季制热的目的。水源热泵的制冷制热系数可达到4.0以上，与传统的空气源热泵相比，高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%～60%，与电热锅炉和地热膜供热相比，节约70%左右的电能，节能效益显着。据美国环境保护署EPA估计，设计安装良好的地温热泵中央空调与传统中央空调相比，平均要节能和节省运行费用30%～40%。
4.—机多用，应用范围广
地温（水源）热泵系统可用于供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统，可节省一次性投资，并且安装容易。可广泛应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅区、住宅小区的集中供热制冷，以及其他商业和工业建筑空调，并可用于游泳池、冷库及室内种植和恒温养殖等行业上。
5.运行稳定可靠，使用寿命长
正是由于地层温度一年四季相对稳定，其温度的范围远远小于空气的波动，因而是很好的冷热源；同时由于温度的恒定性，使得系统运行更加可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。同时，由于地温（水源）热泵系统的供冷、供热的平稳性，降低了停机、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适应供冷、供热负荷的分区，提高环境舒适度。
地温（水源）热泵机组由于工作情况稳定，所以可以设计简单系统，部件较省，机组运行简单可靠，使用寿命长，维护费用低；由于自动控制程度高，可降低管理费用。一套系统解决冷暖问题，可节省运行费用30%以上，技术可靠、维护方便。
6.减少污染，环境效益显着
地温（水源）热泵中央空调取消了锅炉，没有燃烧，减少了排烟以及燃料存放的污染，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量，可以极大地降低CO2的排放。
地温（水源）热泵中央空调系统所利用的地下水是密封循环的，避免了冷却塔的噪音和水污染现象，并基本实现了水的零消耗。此外，地温（水源）热泵机组结构特殊，使制冷剂泄漏几率大为减少，不会像分体空调那样安装时易产生泄漏，是目前减少CO2排放量最大的单项技术之一，环境效益非常显着。
利用浅层地热能具有可就近利用、无污染、运行成本低、便于物业管理和系统使用寿命长等特点，是理想的绿色环保能源，备受世界能源、环保组织和发达国家推崇，并被市场广泛接受，自20世纪80年代以来，年增长率一直保持在20%以上。
㈦ 天津市浅层地热能研究浅析
靳宝珍 杨永江 李丹 刘斐 高亮
（天津地热勘查开发设计院）
摘要：本文旨在通过对天津地质背景和地温场分布特征的分析，对天津地区浅层地热能特征进行初步探讨，并对今后开展浅层地热能调查和研究提出几点建议，使其得到更为科学合理地开发。
如今成熟的热泵技术使浅层地热能的利用成为了现实，浅层地热能以其储量大、利用方便、对环境危害极小等优点，逐步登上了能源利用的大舞台，现今越来越多的目光转向了这个潜力巨大的能源宝库。这种很有市场前景的新能源，对缓解我国优质能源瓶颈和改善环境质量起到积极的作用。但是目前热泵系统的推广呈现出很大的盲目性，许多项目在没有对当地能储量情况进行充分调查评价的条件下，就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，影响了地源热泵系统的进一步推广与应用。因此对浅层地热能的基础性研究是极具前瞻性的课题。
天津市依山傍海，地下蕴含着丰富的浅层地热能，30多年来地热工作者在地热研究领域进行了大量的勘查及相关研究工作，取得了丰硕的科研成果。但是由于科学技术水平等的限制，以往的地热能开发只侧重于40℃以上的地热水，对浅层地热能的研究几乎是一片空白。如今随着热泵等高新技术的发展，地热能的利用范围得到了很大拓展，潜能巨大的浅层地热能已不再沉睡，相关的利用已在多个示范工程中相继展开，而其基础性调查研究也成为用户及管理部门关注的焦点。
浅层地热能的形成与本区的地质背景是息息相关的，不同地区地层发育和构造特征不同，大地热流亦不相同，因此蕴含的能量也不尽相同。下面从天津地区地质构造特征、地温场特征分析全区浅层地热能的地质背景及特征。
1 地质背景
1.1 构造特征
天津在我国构造体系中，属于Ⅰ级构造单元华北准地台的北部，纵跨两个Ⅱ级构造单元，即燕山台褶带和华北断坳区，其间以宁河-宝坻断裂为界，断裂以北为基岩出露或浅埋区，属Ⅱ级构造单元燕山台褶带中段的次一级（Ⅲ级）构造单元蓟宝隆褶，该区发育的断裂以近东西向为主导。
宁河-宝坻断裂以南为平原区，属于Ⅱ级构造单元华北断坳区的东北部，分布于太行山隆起以东，燕山褶皱带以南，向东延伸于渤海，是中新生代形成的断陷、坳陷盆地，进一步划分自西而东分别为冀中坳陷、沧县隆起和黄骅坳陷三个Ⅲ级构造单元，其间分别以古近系缺失线和沧东断裂为界。断裂可划分为三组：北东－北北东向、北西向和近东西向。北北东向的断裂有沧东断裂、天津断裂、白塘口西断裂、白塘口断裂、白塘口东断裂，北西西向的断裂有海河断裂、汉沽断裂、宁河断裂，近东西向的断裂有王草庄断裂、牛蹄河断裂等。这些断裂活动最强烈的是北北东向断裂。当然，这是就总体相对特征而言，这几组断裂亦存在多期活动和相互切错特征。大部分断裂是继承性断裂，其总体特征为规模大、产状陡、切割深、倾向各异。东西向断裂一般南倾；北东—北北东向断裂大多倾向南东，部分倾向北西；北西向断裂一般倾向南西。这些断层多为正断层，或以正断活动为主，有的切穿了结晶基底和地壳，有的切穿了莫霍面而深达上地幔。这些断裂共同控制着盆地的发展和演化以及其内部的二、三级构造单元。这种隆起与坳陷相间排列及多期断裂的交叉分布构成了天津地质构造格局。
1.2 地层发育概况
天津北部地区主要为山区和基岩浅埋区，新生界地层较薄，一般200m左右；南部平原区由于新生代以来断陷活动强烈，使该区沉积了巨厚的新生界地层，相应的地层发育较全，为一套砂泥互层的碎屑沉积，从上至下分别为第四系、新近系的明化镇组和馆陶组、古近系的东营组和沙河街组及孔店组，冀中坳陷和黄骅坳陷新生界厚度多在3000m以上，而在沧县隆起区新生界厚度1000m左右；新生界之下发育从中生界至中新元古界基岩地层。
2 地温场特征
据多年来地热勘查成果，宁河-宝坻断裂以南新生界地层比较发育，厚度在800m以上，是较为理想的热储盖层，具备储存浅层地热能的条件。在已勘探的4km深度范围内，地壳浅部地温的分布状况受基岩凹凸相间的地质构造格局的控制，在平面上按一定的高低相间的带状特点展布，相对高温区与基岩凸起区一致，相对低温区与基岩凹陷区相对应。本区以地温梯度3.5℃/100m等值线为界，划分出十个地热异常区（图1），地热异常区的展布主要方向为北北东向，部分为北西向，而且大多分布在沧县隆起及拗陷中的凸起区。有些断裂深大断裂如海河断裂、沧东断裂、白塘口西断裂分别对山岭子地热异常区、万家码头地热异常区和王兰庄地热异常区的分布起着重要的控制作用。所以，地温场在平面的展布状态主要受地质构造的影响。
3 天津地区浅层地热能特征概况
宁河-宝坻断裂以北大部分为山区，只有少部分地区为基岩浅埋区，松散的新生界厚大多为100～300m，不利于热量的保持，另外由于受地下水强径流的干扰，使地温明显降低，与平原区正常的地热增温规律有明显的不同，造成了该区地温梯度普遍偏低，约2℃/100m，因此该地区浅层地能储量相对较小。
宁河-宝坻断裂以南的广大平原区，新生界地层在垂直方向上由地表向地下可划分出三个地温带：表层0～30m为变温带，其温度主要受太阳辐射热流、表层岩石和植被、建筑等因素的影响，有昼夜变化、年变化和多年变化周期，温度变幅随深度增加而减小，大约在30m深度为地温恒温带，基本不受气候影响，温度基本稳定在13.5℃左右；恒温带以下为地热增温带，其温度主要受地球深部热流、岩石热导率、地质构造、水文地质等因素的影响，总的规律是随着深度的增加地温亦增加，增加的幅度随着地温增温率的不同而有所差异。
图1 天津市地热异常区分布图
由地温场分布特征可以看出，宁河-宝坻断裂以南广大平原区储存有大量的浅层地热能，由于不同地区大地热流的分布不同，同等深度范围内其地热能储量和可再生的能量也不尽相同，在同等能量的需求中，在地热异常区的采集深度较浅，反之则相对较深。据统计全区地温梯度在2～6.31℃/100m，25℃地温埋深为168～605m，40℃地温埋深为349～1355m，参照区域上的热物理参数进行粗略估算，13.5～25℃地层蕴藏的热量约为3.6×1016kJ，折合标准煤1.23×109t标准煤，折合电能1.0×1013kW·h。当周期性地从恒温层及其以下浅层地层中提取能量时（冬季提取热量，夏季提取冷量），地温也会周期性的提供该种能量。
浅层地热能虽然储量巨大、可再生，但对于不同地域不同的水文地质条件，其开发利用还是要有选择的，采集的规模多大，用何种方式，开采能量不能过度，当这种提取超过一定的额度，地温也会像弹簧一样，发生不可恢复的“形变”，不仅影响经济性、安全性，还会造成地下水文地质条件的破坏。
综上所述，本区储存了十分丰富的浅层地热能，它作为一种清洁的低品位可再生能源，不仅地热能量是常年稳定的、天然的、可重复利用的，而且其潜能巨大，具有极大的环保性能，是不应被忽视的新能源。只要采集能量设计合理、工艺手段恰当，热泵系统的能量平衡是相对稳定的，开发利用浅层地热能有着广阔的前景。
4 浅层地热能调查评价工作过程中的几点建议
4.1 围绕查明浅层地热能特征及评价浅层地热能储量所需参数进行调查
由于天津地区蕴含浅层地能的层位不是以往地热工作的重点，所以缺乏第四系甚至明化镇组上段的资料，包括没有岩土密度、岩土比热、流体密度、平均比热容、岩土的孔隙度及其它热物理参数的准确数据，同时在地热井的物探测试工作中，对于500m以浅的层，基本没有进行过物探测井，对其岩性没有系统的资料可以利用，因此调查工作的布置应围绕查明浅层地热能特征及评价浅层地热能储量所需参数进行。需要的主要数据及参数为：地层岩性及分布范围、埋藏深度、垂向地温梯度的变化、岩土密度及比热容，岩土的孔隙度等。
4.2 全面收集全区基础性地质资料
在地温调查及相关研究工作中，收集资料是一个不容忽视的基础性工作，它对了解本区研究程度及工作布置起着至关重要的作用。主要是全面收集全区基础地质、构造地质、钻探（包括石油井、地热井及部分第四系井）、物探（包括数字地震、大地电磁测深、高精度重力、航磁）、化探、水文和地热勘查资料，并进行综合分析和整理，了解工作区工作程度及存在的问题，针对需要解决的问题布置工作量，避免重复工作。因为以往工作重点是深层地热井，而对第四系井及明化镇组上段顶部的资料不太关注，因此这方面资料的收集是一个重点，以分析本区地质构造特征及地层（尤其是13.5～40℃之间的地层岩性、分布、产状、埋深、厚度等）情况。
4.3 开展野外浅层地热能地质调查
野外调查是地质调查的主要手段，也是地温场调查的基础，因此该项目是调查工作必要的一个环节，通过对全区已有井孔的分布、取水段、取水层温度、浅层地热能利用现状及地能开采量进行调查，能更好地了解区内可利用工作现状，为各项工作的布置提供依据。
4.4 地球物理勘查
（1）现有物探成果的二次解译。利用人工地震、重磁及钻孔的物探测井等资料，分析区内地层发育情况，所处构造位置及断裂发育特征，查明断裂的活动性及其时代，以确定其对浅层地温的影响。在浅层地能的调查研究工作中，与以往工作不同的是物探工作侧重浅部，应首先结合近年来资料及其它工作对已有物探资料，尤其是重磁资料进行二次开发，然后在必要的地区布置适量的物探工作。
（2）大地热流值、地温场调查。在浅层地能的调查研究工作中，最为关键的参数之一是大地热流值，主要通过井孔温度测量等方法查明区内地温的空间变化规律，测量不同地层的地温梯度，同时采集相应层段的岩样，测定岩石的热导率。
5 钻探工作
在浅层地能调查研究工作中，如何取得比较合理的参数是解决问题的关键，而获得参数的方法可以利用已有钻孔，但有些是已有条件不能满足的，有的地区甚至是空白，比如垂向地温梯度及地层的热物理参数等资料严重缺乏，因此一般需要布置必要的钻探工作，钻探尽量与当地利用规划和需求相结合，钻孔应布置在有代表性的位置，据沉积物沉积环境的不同，从北到南，从西到东进行布置，目的是查明地层岩性、结构、构造、地温变化、热储渗透率、地热流体压力及其物理性质、化学组成，取得代表性的计算参数。
6 建立浅层地热能综合利用示范基地
浅层地热能调查工作中后期，有了阶段性成果后，为了促进成果社会化，应结合调查工作筹建浅层地热能综合利用的示范基地，设计供暖制冷面积，进行地点的选择、设备的购置安装与调试、运行情况的跟踪评价，最后提交综合调查研究评价报告，为热泵技术在本区的适用性提供范例。
如今能源已成为经济发展的“指南针”，天津地区浅层地热能丰富，对其进行调查研究与开发是当务之急，它必将为天津市可持续发展及环境保护作出积极贡献。