地下“綠色空調” 溫暖千家萬戶
發表時間：2024-01-11
來源：科技日報
作者：都 芃
中國石化集團新星石油有限責任公司雄安地熱站員工對地熱裝置進行維護保養。
正值“三九”寒天，在我國北方地區，熱烘烘的暖氣是廣大居民溫暖過冬的重要保障。除了傳統的燃煤、燃氣供暖，地熱供暖作為一種新興供暖方式逐漸走入大眾視野。
不久前，在供暖季啟動時，北京市首個中深層地熱供暖示范項目正式投運。該項目建成后每年可以減少排放二氧化碳7650噸，為下一步推廣中深層地熱供暖積累經驗。
雖然聽起來新鮮，但地熱供暖實際上已經有較長的發展歷史。因具有突出的環保優勢，地熱供暖被稱為地下“綠色空調”。近年來隨著開發建設規模不斷擴大，“綠色空調”走進了越來越多的家庭。
那么，地熱供暖的原理是什么？它會給人們的冬日生活帶來哪些改變？帶著這些問題，科技日報記者采訪了相關專家。
地熱能是可被循環利用的清潔能源
地熱能是地球內部以熱的形式儲藏的能量，主要來源于地球的熔融巖漿和內部放射性物質衰變。因為地球內部一直在釋放熱量，所以地熱能取之不盡用之不竭，是可被循環利用的清潔能源，被列為五大非碳基能源之一。
“地熱資源種類繁多?！毕愀壑形拇髮W（深圳）城市地下空間及能源研究院、地熱能科學技術（大理）研究院院長張大偉向科技日報記者介紹，按照地質構造特征、熱流體傳輸方式等，我國地熱資源大致可以分為淺層地熱資源、水熱型地熱資源等。分布區域最淺的地熱資源僅位于地表下數米，最深的則處在地下數千米。
在開發利用上，對于淺層地熱資源，通常以直接利用為主。例如，地源熱泵、地熱溫泉等都是直接利用地熱能的方式。
對于水熱型地熱資源，核心利用方法是“取熱不耗水”，即從開采井中將蘊含熱量的地熱水抽取出來，利用換熱器吸收水中的熱量，隨后再將失去熱量的冷水通過回灌井重新注回取水層。經過一段時間，地下熱源會將冷水重新加熱，后續還可以再次利用。在此過程中，地下熱源就像一臺鍋爐。人們利用這臺鍋爐可實現地下水的循環加熱。采用這種地熱資源開采方式，相關工作人員必須對抽取的地熱水進行100%回灌，以實現“采灌平衡”，保證地熱資源的可持續利用。
具體來說，被抽取上來的地熱水經旋流除砂器除砂后被注入換熱器，溫度可以達到68攝氏度。隨后，地熱水會將自身攜帶的熱量通過板式換熱器傳遞給供暖水。加熱后的供暖水通過供暖管道被輸送至千家萬戶。除此之外，換熱站工作人員還會根據往年的供熱經驗和室外溫度，實時調節生產井取暖的流量，借此調節供暖溫度。
在使用上與燃煤集中供暖沒有差別
對于我國多數北方居民，地熱供暖還是新鮮事物。不過，在河北雄安新區，地熱供暖早已是當地不可或缺的重要供暖方式。雄安新區位于我國三大地熱帶之一的華北地熱帶。該地區地熱資源豐富，地熱供暖起步早、發展迅速。在雄安新區的冬季，看不到高聳的煙囪“吞云吐霧”，地下源源不斷的熱量被送至千家萬戶。
2009年，河北省雄縣與中國石油化工股份有限公司合作開發當地地熱資源。到雄安新區設立前，雄縣縣內已擁有地熱井77口（包括回灌井29口），換熱站35座，城區95%以上的建筑實現地熱供暖，基本實現了城區地熱集中供暖全覆蓋。雄安新區設立后，作為雄安三縣之一的雄縣截至2023年底，建成以地熱能為主的清潔供暖換熱站超百座，敷設供熱管網約550公里，供暖面積超700萬平方米。
走進雄安新區某居民區崔女士家中，室內20多攝氏度的溫度讓人感到舒適暖和。崔女士告訴記者，她在2015年搬到該小區時，開發商便已在房間內鋪好了地暖。
在沒搬入此小區前，每到冬季取暖季，崔女士需要在屋外儲備大量煤炭。燃煤產生的煙塵污染讓她印象深刻。
“那時候，天空灰蒙蒙一片，家里陽臺有時會落上一層灰?！贝夼空f，相比燃煤取暖，地熱供暖價格更低。此外，在使用方式和體驗上，地熱供暖與普通的燃煤集中供暖沒有差別，并不需要支付額外的維護費用。她希望有一天在農村的親人也能告別燒天然氣、燃煤等取暖方式，用上地熱供暖。
在地熱資源同樣豐富的陜西省咸陽市，地熱供暖方式已較為普遍。咸陽市地熱資源開發中心主任、綜合管理科科長陳衛衛表示，近年來地熱供暖比以往更受重視。地熱供暖的經濟性優勢突出，同時其低碳環保的屬性也符合供熱行業未來發展趨勢。