阳谷县浅层地温能开发利用分析

刘小琼 石永建 孟锦

摘 要：本文结合阳谷县城市总体规划及阳谷县浅层地温能调查评价，从浅层地温能开发利用原则、开发利用方向、开发利用方案、开发利用建议等方面，全面、客观地分析了阳谷县可适宜的地热开发利用方式，坚定了阳谷地区利用地热供暖替代燃煤供暖的决心，为建立阳谷生态模范县寻找到一种可利用的新能源。

关键词：浅层地温能；总体规划；地源热泵；地埋管热泵；导热系数

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.077

1 引言

浅层地温能属于可再生绿色能源，具有地质环境和地下水恢复速度快、对大气无污染特性；能源利用率高，比传统方式节能50%-75%；真正实现了供暖（冷）建筑使用区域的零排放零污染；一套设备，冬季供暖，夏季制冷，并提供日常生活热水，可实现一机三用功能，节约总体投资，占地少等优势。

根据《阳谷县城市总体规划（2015-2030年）》，阳谷县坚持能源开发与节约并举，把节约放在首位，强化节能措施，合理利用能源；生产、生活节能与降耗并重，处理好能源消费与大气环境保护的矛盾；优化能源结构，创建多元化的能源供应体系，确保能源供应安全；积极推进清洁能源替代煤工程，大力推广使用清洁能源。为推进阳谷县清洁节能型城市建设，实现可持续发展目标，以浅层地温能开发利用适宜性分区为基础，结合各区规划，提出阳谷县城市规划区浅层地温能开发利用方案。

2 开发利用原则

浅层地温能的开发利用原则上必须在适宜区或中等适宜区内进行；地下水热泵取水层位为第四系孔隙水，为保护重要水源地，限制在重要水源地内建设地下水水源热泵系统；地下水热泵开发采取以灌定采的原则；为保护重要基础设施和重要建筑物，如高速铁路、重要文物等沿线及附近一定范围内，限制开发地下水热泵系统。

3 开发利用方向

根据城市规划，一城是指阳谷县规划中心城区，西至S333、北至S324、南至S333、东至S254。阳谷县城規划包括北部规划新城区、西部工业区、中心生活服务区、东部工业区和南部居民区。

北部规划新城区：黄河西路至S324一带回灌率在50～80%之间，富水性较好，水源热泵适宜性中等。该区第四系厚度大于130m，含水层厚度45m左右，导热系数普遍大于1.5w/m·k，适宜地埋管热泵。

西部工业区：该区西北部杨园、钢铁市场、森泉热点区域一带地下水位较高，水位埋深一般小于5m，回灌率普遍低于50%，水源热泵的适宜性较差，限制水源热泵的开发利用，国庄、钟海村和崔王庄附近含水层厚度30m左右，导热系数0.9～1.5w/m·k，地埋管适宜性中等，其余地区地埋管热泵适宜性好。

中心生活服务区：该区是聊城市的中心城区，已有建筑密度较大，从第四系厚度、导热系数和含水层厚度等条件考虑，地埋管热泵适宜性好。从水位埋深和回灌率等条件考虑，区内老城区水源热泵系统适宜中等。

东部工业区：富水性较好，水源热泵适宜性中等。该区第四系厚度大于130m，含水层厚度45m左右，导热系数普遍大于1.5w/m·k，适宜地埋管热泵。

南部居民区：该区南湖附近由于水位埋深、地下水质和城市规划等因素水源热泵系统适宜性差。该区第四系厚度大于130m，含水层厚度45m左右，导热系数普遍大于1.5w/m·k，适宜地埋管热泵。

4 开发利用方案

以各规划区地质、水文地质条件、岩土体物理性质与热物理性质及环境条件为基础，依据适宜性分区和开发利用原则，结合城市规划，提出初步开发利用方案。

4.1 地下水地源热泵开发利用方式及参数确定

地下水热泵回灌井尽量布置在开采井下游，坚持以灌定采原则，100%回灌，采灌井数量比例和采灌井间距，各工程切实做好运行过程中的各参数动态监测工作。地下水换热系统，根据建筑热负荷、单井出水量等确定开采井数量、井深等，根据抽水回灌试验确定采灌比。区内采灌井浅层淡水适宜深度一般60m左右，抽灌间距离40～60m。中深层微咸水含水层区采灌井适宜深度一般150～180m，采灌井间距离40～60m，利用该层地下水时，为防止串层污染，应做好浅层孔隙水的止水措施。

4.2 地埋管热泵系统开发利用方式及参数确定

考虑规划区所处含水层富水性、地下水埋藏深度、第四系厚度等因素地埋管换热系统建议换热孔间距和孔深。在建筑密集区，老城区，可利用空间受限制，埋管间距以4m为宜，换热器规格首选双U32，孔深100～120m；开发区、城市新区等埋管间距以4～5m为宜，换热器规格首选双U32，其次双U25，孔深80～120m。具体换热孔间距、深度、换热器规格建议值及受限条件见下表。

5 关于浅层地温能开发利用建议

地埋管和地下水换热系统开发利用适宜性分区采用的评价因子、评价方法等具有一定局限性，因此，在工程开发利用时，应充分考虑工程场地的实际地质条件，选取与地质条件相适应的换热系统。

工作区内存在较为丰富的咸水或微咸水资源，在开发利用咸水资源的同时，为防止地下水串层污染，保护淡水资源，应加强成井技术的研究。

参考文献：

[1]山东钰镪地质资源勘查开发有限责任公司.阳谷县浅层地温能调查评价报告[R].济南：山东钰镪地质资源勘查开发有限责任公司，2017-2018.

[2]阳谷县人民政府.阳谷县城市总体规划（2015-2030年）[R].济南：中国城市规划设计研究院，2015（12）.