陈东

摘  要：现如今，科学技术的持续发展大大提高了地热能的利用率，不断更新的技术可以将地热能以更高的效率，以更快的速度转化为电能，输送到千家万户，供人们使用。同时，地热能在制冷，取暖和工农业生产等方面有非常广阔的应用前景，还能够满足社会可持续发展的需要，减轻因化石燃料燃烧所造成的环境污染问题，降低空气二氧化氮和二氧化碳的浓度，还给我国居民一片碧水蓝天，不仅带来经济效益还有社会效益。同时当前我国地热能开发方面也存在许多问题，就这些问题提出了一些意见建议。

关键词：地热能;经济效益;社会效益

对于普通民众来说，提高了基本的生活条件，过上更舒适的生活之后，如何为子孙后代谋福利，如何满足自己对于幸福生活的热切渴求，已经成为民众生活的主要动力。而普通民众对于蓝天白云的渴望也越来越迫切，与此同时，政府为了适应民众需求的变化，不再将经济指标当作衡量一个官员政绩的唯一标准，将环境也引入了政府工作的考核项目之中。在这种背景下，人们开始反思如何高效利用能源。在利用能源的同时如何避免环境污染问题？总而言之，人民环保意识逐渐提高是时代的主旋律，时代也对能源提出了高效、环保、小型化的要求。我国许多城市为了适应时代的变化，政府开始修筑大量市政工程，不断改进自身利用能源的方式。

一、地热能的优势

持续的能源供应是一个国家发展的重要基础，西方发达国家为了自身的安全一直将能源供应牢牢的掌握在自己的手里，中国自新中国成立以来，一直都很重视能源问题。按照中国环保局官方统计的数据，现代中国主要的能源动力依然以燃烧煤和石油为主，但是，这造成了严重的环境污染。早在2015年根据国际空气污染指标公布的国际十大污染城市中，中国就上榜了8个城市，由化石燃料燃烧引起的严重的环境污染损害了中国居民的身体，损害了中国的可持续发展道路，也引起了政府的重视。政府为了解决这一问题，正在寻找能够代替煤和石油的绿色清洁能源，而地热正是一种储量大，无污染，可再生的一种非常有潜力的新绿色能源。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、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近乎无限的可再生能源，使得地能成为清洁可再生能源的一种形式。同时，地热能发电站能够将地热能转变为电能，解决地热能小范围分布的问题，让地热能在制冷，取暖和工农业生产等方面有非常广阔的应用前景，还能够满足社会可持续发展的需要，减轻因化石燃料燃烧所造成的环境污染问题，降低空气二氧化氮和二氧化碳的浓度，还给中国居民一片碧水蓝天。

现如今，科学技术的持续发展大大提高了地热能的利用率，不断更新的技术可以将地熱能以更高的效率，以更快的速度转化为电能，输送到千家万户，供人们使用。自1904年意大利建立了世界上第一座地热发电站之后，人们就开始了对地热能利用上的不断探索。现如今，菲律宾40%的电都来自于地热能，世界上的发达国家也看到了地热能发展的潜力，美国由于其地理位置，虽然在地热能方面不占优势，但是它也十分注重这种能源，目前最大的地热发电站就建立在美国，美国在地热能方面是一个后起之秀，地热能发电能力在可再生能源中占据第三位。地热能不仅拥有储量大的优势，同时，它还是一种投资小，周期短而回报巨大的一种能源投资方式。由于地球本身的构造，可以将地球看作一个巨大的热库，据科学家预测，地热能能量储备是地球上煤和石油燃烧能的7倍左右，这种巨大的能源会给人类未来的能源利用打了一剂强心针。地热能的应用范围十分广泛，它可以被用来发电后长途运输，也可以直接在工业加工、民用取暖、空调、医疗、农田灌溉等方面运用。这种直接利用的方式能够大大提高地热能的利用率，降低能量的损耗，是一种非常直接有效的能源利用方式。最重要的是，地热能发电站还具有投资小，生产周期短，能量持久，安全有效的非常特点，是一种非常值得人们投资的产生能量方式。

二、综合体建筑中地热能源站的应用

（一）工程概况

由于地热能能量站是一种投资少回报大的绿色可持续能量装置，因此，在我国的许多地区都开始间接使用这些能量，陕西西安市为深入贯彻落实美丽建设纲要，政府开始积极寻求措施保护环境，在生产能量的同时，也注意环境保护，因此，政府就将目标投入到了地热能利用领域，以开发区新建的商业综合体为例，分析地热能结合实际情况分析，地热能发电站的能量供应设计方案，经济效益，社会效益各种情况。

（二）地热能源站设计方案详述

本方案采用“地热水阶梯利用”能源系统，井的预计出水量为130立方米每小时。出水温度为56℃。在保证井间距正常的条件下，一共需要两口地热井，打井深度为2500米。一口井为生产井（见图1），一口井为回灌井（见图2）。主要用来供暖，原理也比较简单。

地热能作为一种两面双向能源，能实现针对不同环境，为人类生活创造有利条件。表现为以下两个方面：在冬季，将地热能源源不断运输到室内，给室内供暖：在夏季，将室内多余的热能运输到地能中去，实现制冷功能。下面来具体介绍一下系统方案。

1.冬季制热

采用两级换热器，56℃地热水经过一级换热器温度降为42℃，地热水经过二级换热器温度降为9℃，随后这些地热水会回流到回灌井当中。

一级换热器两侧既进出口换热器换热后温度为42℃/45℃，二级换热器进出口两侧换热后温度为20℃/35℃，该水作为低温热源流经机组后作为供暖用水。（见图3）

2.夏季制冷

现假定冬季供暖提供2台机组，若冷源不够则可多提供一台。即至多需要3台机组，冬季仅需两台即可完成相应功能。而在夏季需将3台机组全部开启制冷功能，相应的在室外必须增加冷却塔装置，作为制冷的冷源。

该系统的设定为冬夏季节交替带来的机组工作机制不同大幅度降低了设备的冗杂性，降低能耗，提供最低成本高效率的工作机制。值得一提的是，制冷功能的实现仅需在制热功能的前提下，安装一个低成本的冷却塔，即可完成功能的转换，完美实现一机多用的高效的综合工作机制，降低成本，大大提高空间利用率，相较于传统的冷热能源组合方式，这一新型项目势必成为市场的新星，客户的首选，不管从经济效益，还是环保低碳方面，地热作为无污染能源的优势被无限放大。在未来很长一段时间内，地热将占据市场能源领域头衔。

三、地热能源站的社会效益

现如今，能源已经成为我们生活中必不可少的一部分，它关乎我们的社会经济和生活的发展，但是随着生态环境的日益破坏，我们现在面临着巨大的环境和能源问题。温室效应，二氧化碳急剧上升，世界天然气，石油，煤炭的急剧消耗这些不可再生资源早晚会面临着枯竭，我们只有一个地球，地球需要我们的呵护，新能源和可再生资源的开发利用是我们目前的努力方向，现在刻不容缓，我们需要行动起来。新能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，越来越得到世人的重视。

地热能现如今如火如荼，在国家很多地区已经开始使用，由于地热能它的分布很广不像风能，太阳能那样有很大的地区限制。地热能取暖如果取代空调、暖气，那对环境的贡献就太大了。空调耗电，需要的电量很大，而电的主要方式是火力发电，暖气也是使用火力烧水送暖。所以如果一个国家或者一个地区使用地热能供暖减少的二氧化碳排放量就非常可观。而且，现如今大家的环保意识都有很大的提升，而我国地热能的储量还比较丰富，所以大力发展地热能的开发利用越来越受欢迎。中国地热能的利用规模上在世界也是名列前茅。

因此，对于目前十分严重的空气污染，特别是雾霾等问题，可以进行一定程度上的缓解，此外，由于地源热泵的地上地下热量冷量平衡原理，不会向空气中排放多余的热量，也能够一定程度上减轻都市的热岛效应和温室效应，降低城市的环保负担，在节省传统能源的同时，也给人们带来舒适安心安全的生活。

四、地热能源站的经济效益

在现如今科学技术的研究下，人类发现多种地热发电的途径，但多数停留在理论阶段，或因为技术问题或经济效益而不被广泛使用。所以能被人类完全掌控高效利用的地热主要为：地下水、地热蒸汽和热岩层。并不是所有地热均可用来发电，还有相应的条件：温度。根据我国地理情况，适合用来发电的地热主要集中在西藏一带，其余地区地热由于温度太低而不适用。根据地热资源的特点以及采用技术方案的不同，我们把地热发电进行分类，以下四种方案最为常用：（1）直接利用蒸汽法。即在蒸汽田上，对温度较高的蒸汽进行过滤处理，将温度降低到合适的范围，再直接通过管道导入蒸汽，进入电驱动器，进而推动轮发电机组旋转发电。（2）汽水分离法。该方法最主要的工作同时也是难点的是，如何高效的将从蒸汽井喷出的热蒸汽与水蒸气分离开，纯度越高，输入到汽轮机后产生的功效也就越高。（3）减压扩容法。通过扩充体积实现压强的降低，进而实现水变为蒸汽的过程，最后将高热蒸汽导入至汽轮发电机组。（4）低沸点工质法。将地下水作为热源，源源不断为低温水源进行加热，沸腾产生水蒸气进而推动叶轮机组做功。

针对地热发电的成本问题，各国也做出相应的调查研究。美国近几年关于地热发电成本问题的调查显示，提升地热能竞争力的有效途径在于降低地热能的勘探，开发成本和减少工程周期。而在国内的北方城市，煤作为冬季供暖的主要能源，它燃烧所产生的二氧化碳和粉尘对人体健康、生态环境造成不良后果，成为我国当今环境问题的一大难题。现如今我们迫切需要一种新型能源代替煤的地位，地热能作为绝对无污染能源的出现当仁不让。关于如何惠及所有百姓，有效利用现有设备进行改造升级，将成为我国的一项惠民任务。

五、地热能源站的问题及开发利用的建议

当前我国地热能开发方面也存在许多问题，首先就是资源勘测的程度很低，资源总量不清晰，不清楚到底我国有多少储量，可以开发的程度有多大，可以持续多少年，而且缺乏统一的管理和领导，管理制度不规范，深度开采难度大，而现在开采深度很低，利用程度很低，根据这些问题，提出以下几点建议：

（一）加强探测我国现有地区的地热能源分布情况，以及其可开发利用的条件代价。

对于地热能资源较低的城市或地区采用多种能源结合使用方式，不能不考虑经济效益而一味追求地热的“时髦”。对于地热能丰富的城市或地区应加强地热宣传，大力推广使用地热，制定相应的政策制度，改变人们观念意识。

（二）国家统一规划，切勿各地区分头行事，各搞各的。能源如何做到可持续发展，统一规划很重要。

国家统一领导，企业集中建设，将地区地热能情况进行分类，制定相适宜的开采手段及使用规范，一步一步稳扎稳打，扎实推进地热能开发。

（三）加强技术开发研究，高效开采地热能。而且开采越深，技术难度越大，风险就越大。

近几年，在不少地区开发工作开展的不是很顺利。甚至说有很多工作失败了。为了提高钻井的成功率和减少钻井的风险。主要从以下几个方面来努力。

一是使用精度比较高的地球物理勘探方法，如使用电磁探测等技术，勘测地质的状况。搞清地层的结构和分布情况。为之后的钻井和设计等工作提供依据。

二是改进工艺，包括从开始到结束的每一个环节可以仔细推敲。

根据我国地热开发利用现状、资源潜力评估、国家和地区经济发展预测，地热产业规划长期目标是：高温地热发电装机达到75-100 MW。主要勘探开发藏滇高温地热200～250℃以上深部热储。力争单并地热发电装机潜力达到10MW以上，单机发电装机10MW以上。主要在京、津、冀地区。环渤海经济区、京九产业带、东北松辽盆地、陕中盆地、宁夏银川平原地区也应大力发展地热采暖和地热高科技农业，建立地热示范区。热能利用总计约相当于1.5x10t标准。地热发电系统亦存在较大的环境问题尚未解决，例如：地热能发电中热污染、地热水化学物质、地面沉降等环境问题。地热发电系统是将地热水抽取到地面后经过处理，然后接着进入膨胀机或与其他工质换热（将热量传递给工质，工质进入膨胀机做功）后排放，直接排放的地点往往容易产生污染，如何解决这一问题，也需我们寻找合适方法。

六、结束语：

通过建设规划一系列可再生的综合能源站可以为周边住宅和公建地区提供热能服务，可再生的综合能源站一般具有投入小，产出大的优势，用这些能源来逐步代替以前的发电是人类智慧的结晶，是时代向前发展的一大进步。总之，想要绿水青山，地热能作为环保能源就需要大力提倡，我国发展得越快，环境破坏和资源消耗就越快。希望通过发展新型能源来保护我们的家园。

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作者简介：

陈  东（1975.2-），男，汉族，安徽庐江人，本科，经济师，主要从事地热能方面研究。