綠色低碳中深層地熱能開發供暖技術是一項名副其實的綠色環保節能新技術。綠色低碳中深層地熱能開發供暖技術是通過在地下安裝微換熱器，從地下中深層巖土層取熱，再由地面專用設備系統向建筑物或末端供熱，解決人們對采暖、熱水、制冷及發電的能源需求，具有系統工藝先進、壽命長、穩定安全可靠、普遍適用、循環持續、高效節能、運行費用低、環境零干擾和污染零排放等特征，可滿足1.5萬～2萬㎡節能建筑的供暖需求。

作為我國自主創新高科技產品，是對傳統供熱的革命性變革。這項新技術實現了中深層地熱開發“取熱不取水”和低品位地巖熱的開發利用，避免了直接開采地下熱水資源帶來的一系列問題。為地下中深層地熱資源開發利用開拓了新的思路，使得地熱能真正成為可持續、可再生的新能源，是對傳統供熱的革命性變革，市場應用前景廣闊。目前中深層地熱能開發供暖技術已成功在國內超過100萬㎡的建筑中進行了推廣使用，是典型的綠色低碳供暖技術。

中深層地熱能是人類已知可以開發的自然資源之一，通過技術手段，可能將地熱能轉化我們所需要的電能、機械能等。目前，中深層地熱能的作用主要展現在幾個方面：

1、地熱發電

地熱發電是地熱利用的重要方式。高溫地熱流體應首先應用于發電。 地熱發電和火力發電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能，然后帶動發電機發電。所不同的是，地熱發電不象火力發電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。地熱發電的過程，就是把地下熱能首先轉變為機械能，然后再把機械能轉變為電能的過程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。

2、地熱供暖

將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發電的地熱利用方式。此外利用地熱給工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產過程的熱源也是大有前途的。

3、地熱務農

地熱在農業中的應用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農田，可使農作物早熟增產；利用地熱水養魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產量 等。 將地熱能直接用于農業在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發展養殖業，如培養菌種、養殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。

4、地熱行醫

地熱在醫療領域的應用有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由于

地熱水從很深的地下提取到地面，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學元素，從而使它具有一定的醫療效果。

未來隨著與中深層地熱能利用相關的高新技術的發展，將使人們能更地查明更多的地熱資源；鉆更深的鉆井將地熱從地層深處取出，因此地熱利用也必將進入一個飛速發展的階段。

我國有豐富的地熱資源，目前地熱資源的開發利用主要應用于分布式供熱領域，通常一對地熱井（一采一灌）可為5-8萬平米建筑供熱，采用板式換熱器換熱提取地熱水中的熱量來實現供熱，這種技術主要存在以下問題：

一、設計二次側供水溫度收到地熱水出水溫度的限制，一般低于地熱水出水溫度5℃左右，地熱水出水溫度達到55℃就算比較理想的溫度，則二次側供水溫度最高只能達到50℃，若地熱水出水溫度低于45℃，則二次側供水溫度最高只能達到40℃，低于地暖散熱器的設計供水溫度，不能利用，大大限制了對地熱資源的開發利用；

二、受到二次側供水溫度較低的限制，常規地熱供熱系統不能用于集中供熱間供系統，對于燃煤鍋爐間供系統，無法實現熱源替代；

三、地熱水中的熱能得不到充分的利用，地熱水經過換熱后，一般于40℃左右進行回灌，則地熱水中40℃以下儲存的熱能不能得到利用，大大降低了單口地熱井的供熱能力，同時增加了項目上地熱井的投資，影響了項目的經濟性。

綜上，能夠有效提升二次側供水溫度和深度高效的利用地熱水中儲存的熱能是現行地熱供熱項目的技術瓶頸。

1 地熱能供熱

地熱能供熱，是以一個小區或多個小區為供熱單位建立供熱系統，提供供熱服務。地熱供熱系統一般包含地熱井、地熱管網、地熱供熱站、供熱管網和熱用戶，根據地熱資源條件和供熱負荷鉆鑿地熱井，由地熱井泵提取地熱水，經地熱管網輸送至供熱站，在地熱站內進行熱交換，將地熱水熱量傳遞給供暖循環水，溫度升高的供暖循環水經供熱管網輸送至熱用戶，供熱用戶利用，溫度降低的地熱尾水經回灌井進行同層回灌[2]。根據供熱系統有無調峰及調峰類型主要分為3種形式，即地熱間接供熱、地熱+熱泵機組、地熱+熱泵機組+調峰鍋爐[3]。

1.1 地熱間接供熱

地熱間接供熱是利用深井潛水泵從開采井提取地熱水，經地熱管線送至換熱器，利用換熱器進行熱交換將熱量傳遞給供熱循環水，溫度降低后的地熱水經輸水管線送至回灌井進行回灌；獲取熱量、溫度升高的供熱循環水，由供熱管線送至熱用戶，供熱用戶利用熱能，溫度降低后的供熱循環水經供熱管線輸送至換熱器再次換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復始循環。

該工藝相對簡單、造價低，可減小地熱水對供熱管線和用熱末端的腐蝕，降低生產運營和維護費用，提高項目有效運營周期。

中深層地熱能供熱技術原理及組成

1.2 地熱+熱泵機組

地熱+熱泵機組供熱是利用深井潛水泵從開采井提取地熱水，經地熱管線送至一級直供換熱器，利用一級換熱器進行熱交換將熱量傳遞給供熱循環水，溫度降低后的地熱水送至二級換熱器，進行二次換熱將熱量傳遞給二級板換與熱泵蒸發器側之間的循環水，為熱泵機組提供熱源，經二級換熱器換熱后的地熱水由輸水管線送至回灌井進行回灌；經一級換熱器換熱和熱泵機組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環水，經供熱管線送至熱用戶、供熱用戶利用，溫度降低后的供熱循環水由供熱管線輸送至一級換熱器和熱泵機組冷凝器側進行換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復始循環。

該工藝相對復雜、造價較高，生產運營成本也較高，熱泵機組作為調峰承擔熱負荷不易過高，地熱能利用率較高。

1.3 地熱+熱泵機組+調峰鍋爐

地熱+熱泵機組+鍋爐供熱是利用深井潛水泵從開采井提取地熱水，經地熱管線送至一級換熱器，地熱水利用一級換熱器進行熱交換將熱量傳遞給供熱循環水，溫度降低后的地熱水送至二級換熱器，進行二次換熱將熱量傳遞給二級換熱器與熱泵蒸發器之間的循環水，為熱泵機組提供熱源，經二級換熱器換熱后的地熱水由輸水管線送至回灌井進行回灌；經一級換熱器換熱和熱泵機組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環水熱量和溫度仍然不能滿足需求，需進一步利用調峰鍋爐加熱升溫，然后經供熱管線送至熱用戶，供熱用戶利用，溫度降低后的供熱循環水由供熱管線輸送至一級換熱器和熱泵機組進行換熱獲取熱量、提高溫度，然后再次由鍋爐加熱升溫，如此周而復始循環。地熱+熱泵機組+調峰鍋爐供熱工藝復雜、造價高，生產運營成本高。

地熱資源受地域限制，其開發利用應根據當地資源、市場、政策等條件選用合理的供熱模式，提高資源利用率、經濟效益和環境效益。

2 地熱能供熱問題分析

地熱供熱技術已趨于成熟，也存在著諸多問題，給地熱產業發展帶來一定的阻礙。

2.1 地熱勘查程度低，鉆井風險大

目前除個別地區資源勘查相對成熟外，全國大部分地區勘查程度低或無勘查，在資源勘查不足的情況下進行開發，鉆井失敗率較高，且無法進行科學合理的開發部署，會造成很大的損失。

2.2 初投資高，周期長

一般而言，開發某一區域的地熱能，需先進行地熱資源勘查，勘查工作較重、投入大，對企業來說負擔較重。目前地熱井的鉆探方法和工藝依然采用油氣井工藝和設備材料，地熱井投資較高，導致地熱供熱初投資高，建設和投資回收期長。

2.3 地熱尾水回灌率低

目前，國家尚未針對地熱尾水回灌出臺標準，各地開發管理缺少規范，地熱回灌監督不嚴，存在著地熱尾水回灌率低，不僅造成了資源浪費，地面土壤、河流產生污染，也對地熱資源可持續開發帶來阻礙。

2.4 結垢、腐蝕嚴重

地熱水普遍存在著礦化度，在實際生產運營過程中，對運輸管網、設備產生腐蝕，造成管道刺漏、換熱器換熱效率降低或損壞。地熱水在運輸過程中，改變了原有的熱儲環境，極易造成結垢，堵塞管道，給系統運行帶來困擾。

2.5 動態監測、可持續評價差

某些地區地熱開發過程中，地熱井液位、流量、溫度發生變化，并有一定的下降趨勢，造成原有設計系統不能適應其變化，其原因在于地熱開發初期缺乏科學的地熱資源開發評價，開發過程中缺少動態監測。

2.6 地熱利用缺乏合理性

各地地熱資源條件不同，某些地區資源品位高，地熱直接利用后尾水依然在40℃左右，地熱綜合利用率不高；有些地區品位低，為了利用地熱能滿足工程要求，地熱水溫度降低較大，尾水溫度甚至達10℃，長期開采必將對地熱能力恢復產生不利影響。

3 地熱能供熱建議

針對當前地熱能供熱存在的問題，結合實際工程經驗，提出以下建議為地熱發展提供經驗和幫助，促進地熱產業的進一步發展。

3.1 加大地熱勘查力度

為降低地熱開發風險，應擴大地熱勘查范圍，提高地熱勘查程度。地熱資源的國有屬性，資源勘查成本大，企業自身力量相對薄弱，建議國家或地方政府組織開展全國或各區域地熱資源勘查，明確各地區的地熱資源狀況，為地熱資源的開發部署提供科學依據。

3.2 提高技術創新水平

地熱供熱初投資大，供熱系統工藝、設備及材料選用較為保守，未研發與之配套的設備及材料，應加大技術創新，從工藝各環節研發與地熱供熱相適應的設備、材料，建立一系列相應的標準規范，降低建設、生產成本，提高地熱供熱的效益。

3.3 規范地熱尾水回灌

地熱尾水回灌是地熱開發非常重要的技術問題之一，應根據地熱勘查和回灌試驗，明確各地的回灌條件，建立地熱回灌的規范標準，嚴格保證地熱回灌率，確保地熱資源的可持續穩定開發。

3.4 加強地熱開發動態監測與評價

地熱資源開發利用是動態的，不僅要有前期資源評價，也要有開發過程的動態監測，隨時掌握其的動態變化，矯正前期資源開發評價的合理性，為后續開發提出合理的指導性建議。

3.5 合理控制地熱利用率

依據地熱勘查與評價，根據不同地區資源狀況合理控制資源開發利用率，對開采量、回灌溫度給予合理控制，既要避免熱量浪費，又要控制熱量超采，影響地熱的經濟可持續開發。