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熱泵技術(shù)與天津的“結(jié)緣之路”
行業(yè)內(nèi)的專家都知道，天津市是一個地?zé)豳Y源相當(dāng)豐富的城市。1936年，天津打出了第一眼地?zé)峋瑥拇死_了天津利用地?zé)豳Y源的大幕。早在上個世紀(jì)七、八十年代，天津就開始了地?zé)豳Y源的規(guī)模化開發(fā)利用。朱家玲介紹說，目前，天津地區(qū)擁有10個地?zé)崽�，覆蓋面積達(dá)到8700平方公里，地?zé)豳Y源的應(yīng)用，給天津帶來了巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，實現(xiàn)了節(jié)能減排。
盡管天津的地?zé)豳Y源十分豐富，但朱家玲告訴記者，地?zé)豳Y源隸屬礦產(chǎn)資源，是經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時期形成的。隨著地?zé)豳Y源利用的廣泛，長期以單采方式開發(fā)，將會導(dǎo)致熱儲層水位下降過快，地?zé)峋褂脡勖s短。而且地?zé)嵛菜欧艤囟冗^高，不僅降低了地?zé)豳Y源利用效率，也容易造成對環(huán)境的熱污染。因此，地?zé)豳Y源應(yīng)采用合理的開發(fā)與利用。
在上世紀(jì)90年代，正當(dāng)天津市地?zé)豳Y源的應(yīng)用如火如荼地開展時，不少業(yè)內(nèi)人士也開始了對另外一個問題的關(guān)注——如何實現(xiàn)地?zé)豳Y源的綜合利用。供暖后的地?zé)嵛菜疁囟燃s為40℃，由于能源品位低，不采用技術(shù)手段再供暖顯然是行不通的，如果直接排出又造成了極大的浪費，怎么辦？這時，業(yè)內(nèi)專家把視線聚焦在了熱泵技術(shù)上。引入熱泵技術(shù)，將水加熱后再次利用，成為解決問題的有效方法。這樣不僅可以使熱能得到充分利用，提高資源利用率，還可以降低地?zé)嵛菜疁囟�。有�?shù)據(jù)稱，采用熱泵技術(shù)可以使熱利用率可以由傳統(tǒng)利用方式的45%提高到85％，甚至100%。
由此，熱泵技術(shù)開始逐漸在供熱項目中得以應(yīng)用。朱家玲介紹，由于用地?zé)崮芄┡c用鍋爐供暖運行方式不同，可以實現(xiàn)持續(xù)供熱，供暖質(zhì)量高，能耗低。隨著地?zé)豳Y源應(yīng)用的發(fā)展，地板輻射采暖方式也在不斷成熟，目前，在建筑采暖末端系統(tǒng)中，已經(jīng)非常普遍。因此，為熱泵的應(yīng)用提供了更多的商機。利用熱泵，可以將供暖后的尾水通過熱泵提溫到可以滿足采暖設(shè)計要求的工況，完全可以滿足供熱的需求，“這樣就實現(xiàn)了地?zé)豳Y源的梯級利用。”正是通過梯級利用等一些資源綜合利用的方式，使天津地?zé)豳Y源的開發(fā)走到了全國的前列。
與此同時，天津淺層地?zé)岬拈_發(fā)與利用也逐漸開展。天津地處華北平原北部，平原區(qū)1萬多平方公里范圍內(nèi)覆蓋有200米以上的松散沉積層，淺層地?zé)崮芰糠浅ＸS富，具有明顯的淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)優(yōu)勢。朱家玲告訴記者，大約在2000年左右，正是伴隨著全國地源熱泵行業(yè)的發(fā)展，天津市也開始應(yīng)用水源熱泵、土壤源熱泵，從試點開始慢慢推廣。如今，同國內(nèi)北京、沈陽、河北、山東、江蘇等不少城市一樣，天津地域熱泵技術(shù)尤其是土壤源熱泵技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用也很廣泛，特別在天津濱海新區(qū)，發(fā)展速度非常快，目前正以每年15%-20%的速度發(fā)展。也擁有非常廣泛的前景。
淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用試點的示范意義
天津淺層地?zé)衢_發(fā)工作方興未艾，2009年底，淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用示范工程的落戶無疑又給天津的淺層地?zé)嵝袠I(yè)注入了一支強心劑。
2009年10月份，國土資源部與天津市聯(lián)合開展天津市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用調(diào)查的試點工作。國土資源部與天津市總投資3000萬元，對天津市的淺層地?zé)崮芴卣骱头植嫉冗M行調(diào)查。2010年這項工作已全面展開，并于年底全面完成。據(jù)了解，天津根據(jù)不同地質(zhì)條件,結(jié)合《天津市城市總體規(guī)劃（2005年-2020年）》，選擇10處不同區(qū)域、不同類型、不同利用方式和規(guī)模的典型項目建設(shè)示范工程，總面積為100萬平米左右。這些示范工程包括：選擇水文地質(zhì)條件較好、地下水資源豐富的薊縣、寧河縣，建設(shè)水源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇市東部具有濱海平原沉積層廣泛代表性的中新天津生態(tài)城、塘沽、大港，建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程3個；選擇以典型沖湖積層為代表，分別位于本市西北部和西南部的武清區(qū)、靜�？h，建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇中心城區(qū)有一定規(guī)模的公建項目，建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇以地?zé)崮転橹鲗?dǎo)的公建項目，建設(shè)多能源聯(lián)合利用系統(tǒng)示范工程1個。據(jù)稱，10個示范工程建設(shè)將于年底完成。
對于這項工作的開展，在朱家玲看來，既是天津地?zé)嵝袠I(yè)的大事，對全國這一行業(yè)的發(fā)展也都具有示范和指導(dǎo)作用。省部聯(lián)合的方式有諸多優(yōu)勢：首先可以系統(tǒng)了解天津淺層地?zé)岬姆植记闆r，以此指導(dǎo)天津淺層地?zé)崮艿目茖W(xué)化開發(fā)和利用。畢竟，與地?zé)岬拈_發(fā)和應(yīng)用相比，淺層地?zé)岬南嚓P(guān)論證評估和調(diào)研工作目前仍顯得相對欠缺。此外，據(jù)了解，這項大規(guī)模的調(diào)研內(nèi)容不僅包括對資源進行分析，同時還可以藉此了解該市各個不同區(qū)域水資源上下游的流動情況，以及土壤的物性參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量等。通過在不同的區(qū)域打井、巖心取樣，可以了解各區(qū)域不同的水文地質(zhì)情況，以此確定不同地區(qū)實施地源熱泵工程的不同方案。而且通過動態(tài)的監(jiān)測，在地下布置歲深度不同的測試探頭，可以了解土壤源在長期取熱、放熱時溫度場分布特征，以此研究土壤變化的趨勢。
近幾年來，在行業(yè)內(nèi)一直以來都有一個課題引發(fā)討論，那就是在一些極冷極熱地區(qū)應(yīng)用地源熱泵，是否會對土壤造成影響，這種影響有多大，變化趨勢又是怎樣的。而此次通過動態(tài)監(jiān)測，恰恰可以用真實數(shù)據(jù)來證明，工程運行若干年后地溫場的變化情況和趨勢，以及對地源熱泵使用的影響�！ 〈送猓谥旒伊峥磥�，這種示范調(diào)查工作更深遠(yuǎn)的意義在于，既會對天津淺層地?zé)崮芸茖W(xué)合理的應(yīng)用給予技術(shù)指導(dǎo)，也會在全國建立一個在技術(shù)規(guī)范、管理科學(xué)的示范模式。各地可以借鑒這種方式，分地域的進行調(diào)查、評估與勘測。同時也可以吸取這項示范工程的各種經(jīng)驗，了解行業(yè)內(nèi)存在的各種問題，以最好的方式進行解決。
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