浅层地温能在新农村建设中的应用研究

高胜明

摘要：当前我国在供暖过程中需要应用到大量的化石资源，而化石能源属于不可再生资源，不符合当前可持续发展战略。因此，应不断开发新型、环保型的能源替代化石能源。浅层地温作为地热资源的一部分，由于其更为环保，近年来被广泛应用在新农村建设中。本文对浅层地能运用原理以及定义进行了分析，并阐述了浅层低能在新农村建设中的应用，仅供参考。

关键词：新农村建设;浅层地温能;原理

浅层地温能的广泛运用能够提升农村城镇化水平，对农村居民的生活质量的提升以及居住质量的改善有着重要作用。在社会主义新农村建设中，将浅层地温能与太阳能、沼气资源、风能等进行充分结合，能够有效提升农村传统可持续资源的利用效率，减少新农村建设中的資源、资金投入，能够环节农村地区居民与资源间的紧张关系，从而降低农村居民对当前生态系统服务价值的索取，从而降低生态压力，实现可持续发展。

1 浅层地温能的定义以及运用原理

1.1 定义

浅层地温能又被称之为浅层地热能，主要指在一定深度的地表层以下（小于200米）范围内的地下水、地表水以及岩土体内，低于25℃并具有开发集中的热能。其热量来源大部分是由于太阳能辐射造成的，还有小部分热能来自地心热量，是新型的可再生资源，通常情况下温度恒定。

1.2 利用原理

由于浅层地温远低于传统地热的温度，因此不能直接进行运用，需要通过热泵等相关设备对其能量进行转换后，方可进行使用。热泵主要运用水循环技术，将地下岩石以及地表水中的热量置换出来，形成的能量应用在冬季室内取暖中，此时的地温能为“热源”;夏季时，通过水循环将室内温度传达至地下岩石体以及地下水中，此时地温能为“冷源”。在建设新农村建筑时，低温地热能主要贮存在地下岩土层、地表水以及地下水等相关介质中，并与地热能交换系统、水源热泵系统等进行充分结合，形成能够供热、供冷的空调系统。在建设系统时，应结合地热能交换系统形式差异，将热泵系统分为3个类别，地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统以及地埋管地源热泵系统。

地埋管地源热泵系统主要时将传热介质中，埋置水平或竖直的地埋管换热器，能够直接与转热介质进行热交换，又可称之为土壤热交换系统。通过水或防冻液等液体作为循环液，试下地下埋管也特的流动，将岩土体、地表水中的热量置换出来。冬季时，可通过埋入低些的封闭管道将浅层地温能进行置换，为室内供暖;夏季可通过管道，将室内温度传输到地表水或地下岩土体中。

地下水地源热泵系统主要是针对地下水中热能交换工作建立的，分为间接系统、直接系统。直接地下水换热系统是运用水源热水泵机组将抽水泵中的地下水抽出后，直接进行热交换处置;间接地下水换热系统由抽水泵将水源进行抽出，流经至中间换热器后，排放至地下含水层。上述两种系统都能够通过抽取并回灌地下水的方式将地下水中的温度与室内温度发生置换。冬季通过抽取地下水资源方式从含水层获取热量，为室内提供热量;夏季时，通过水循环方式将室内热量排放至地下含水层中，从而降低室内温度，形成循环系统。

地表水地源热泵系统在应用过程中需重视地表水热能交换系统的建立，当前应用广泛的系统为闭式系统和开式系统。开式地表水换热系统在实际运转时，地表水资源在循环泵等装置驱动下，直接流至水源热泵机组中进行热交换;闭式地表水换热系统在运行过程中，需要将封闭式换热盘管按照规定的排列方式放置在需要热交换的地表水源中，传热介质能够通过地表水以及换热管壁进行热源交换。上述两种系统在运行过程中都需要对地表水资源进行抽取，并通过系统将水源中的热量进行提取，从而实现系统与地表水间的热交换。

2 浅层地温能在新农村建设中的应用

2.1 地源热泵系统夏季制冷以及冬季供暖

浅层地温能作为新型、清洁型能源，能够实现建筑工程可持续发展目标。在实际建设过程中，浅层地温能主要通过热泵系统将地下水、地下岩土结构中的温度置换出来，并与建筑工程融合，从而实现资源的合理利用。随着都市型农业发展速度的提升，地源热泵系统在新农村建设中得到广泛应用，并取得了良好的效果。政府部门也给予了大量资源、资金方面的支持，为地源热泵系统的发展提供了条件。在新农村建设过程中，为了保障浅层地温能源能够从自然界得到良好置换，应结合项目的类型、需求以及规模制定合理的方案，并建立多个地源热泵能源置换站，从而实现建筑物的供暖、供冷，使建筑物中形成空调体系，提升居民生活质量。

在新农村建设过程中，由于居民的供暖需求比较高，因此，应重视供暖系统的建立，夏季供冷系统为辅，实现地源热泵系统的土壤热平衡。当前冬夏土壤热平衡的解决思路主要为：第一种，运用夏季室内气温高于土壤温度的特征，将地源侧地下水通过系统循环吸热后回补至土壤中;第二种，运用项目周围的地下水资源将室内温度进行抽取，并在换热孔内形成循环补热。其中，应用第一种方式时，需要运用夏季冷却塔进行地温能回补，确保系统也能够在冬季运转。由于系统在冬季运转后，结构内部温度将在10℃以下，应在夏季时，及时进行温度回补，将地源热泵换热孔内的水资源，通过泵组等在冷却塔内进行循环，此时管道里的水资源通过冷却塔后得到加热，形成热能补充。与此同时，应重视地下资源温度采集系统的配置，当土壤温度恢复至15℃以上时，应立即停止回补工作。在应用第二种方式时，需要运用夏季地表水进行回补，将冷却塔换做周围自然水资源，运用水资源的流动性缓解夏季温度高于地热泵换热孔附近土壤的现象，并在抽取热量后在换热孔内进行循环补热。在具体实施过程中，需重视以下方面。第一，自然水源应距离项目足够近。第二，抽取的水应经过充分处置后，方可进入管道循环系统。第三，需安装地下土壤温度采集系统。

2.2 深层地热井热泵温度提升供暖

在地下热能丰富的地区，可运用深层地热井热泵系统作为冬季供暖热源，当温度高于40℃时，可直接进行利用，温度在10～40℃时，应运用热泵将温度提升至40℃以上，方可再次利用。通常情况下，深层地热井水温比较高，能够满足10万～20万平方米以上的系统供暖。但对于有夏季供冷需求的建筑，应运用地源热泵方式提供制冷。此外，在运用深层地热井热泵系统进行供暖时，应严格对水温进行合理控制，当水温较高时，应建立完善的供暖系统，从而提升居民的生活质量。深层地热井热泵系统在实际应用过程中，由于温度比较高，常应用于中高层建筑供暖。此外，深层水源由于矿物质含量丰富，因此在建设供暖系统时，应结合过滤设施，确保系统中杂质含量满足要求，保障系统的良好运转。

2.3 地源热泵结合太阳能供暖

在应用地源热泵结合太阳能系统对浅层地温能进行提取时，应重视系统的建立，并对有供冷需求的建筑提供冷源。新农村建设过程中，由于供热需求大于供冷需求，因此，将导致地源热泵存在冬夏热负荷不平衡的现象，需结合太阳能处理系统，运用室内换热孔循环太阳能热水予以解决。地源热泵供暖供冷、太阳能供暖技术近年来得到了良好的发展，使地源热泵结合太阳能系统能够充分解决土壤温度问题，适用于底层建筑物。

3 结语

综上所述，在新农村建设中广泛运用浅层地温能源，能够实现建筑行业可持续发展战略。因此，政府部门应大力推广浅层地温能源，建立一个或多个效率高的浅层地温能源示范处，进行经济以及参数方面的验证，为后续管理工作的良好开展提供精准数据，并出台相关扶持政策，保障浅层地温能源能够被得到提取以及利用。此外，应不断完善提取浅层地温能的系统，从而提升提取效率。