广东省开展浅层地温能勘查评价应注重的关键问题

摘要：根据广东省的水文地质特点及地源热泵技术适用条件，提出在广东开展浅层地温能勘查评价需要重视的问题，期望广东浅层地温能的开发利用事业健康发展。

关键词：地源热泵技术、浅层地温能、勘查评价、重点勘查区、广东特色。

1、前言

目前，地源热泵技术在广东省的推广应用未成气候，浅层地温能的勘查评价工作目前还处于空白状态。根据国土资源部的统一部署，广东省有关部门正在编制相关规划，全省范围的浅层地温能勘查评价工作也在紧锣密鼓地准备之中。浅层地温能的勘查评价及开发利用，是由热泵技术进步催生的水文、工程、环境地质外延学科范畴，尽管国内北方多个省市已研究应用多年，但总体上仍属探索阶段。对广东的地质工作者来说，则完全属于陌生领域。笔者近年一直进行地源热泵技术在广东应用方面的研究，并于2009年成功完成了我省首例地温能开发利用案例--边防总队广州市花都教导大队营区地下水源热泵中央空调系统的策划、设计、施工工程。通过理论研究和工程实践，对浅层地温能勘查评价技术有了较为深刻的体会和认识，在全省浅层地温能勘查评价工作即将展开之时，将需要注重的关键问题加于论述，供同行参考，以期广东的浅层地温能勘查评价及开发利用事业健康发展。

2、技术培训问题

地源热泵空调技术是以浅层地温、地下水、地表水为低温热源，由地源热泵机组、热能交换系统、建筑物内传送系统组成的空调系统，是一种跨行业多学科组合的空调新技术，被国际上列为21世纪最有发展前景的节能减排新技术之一，也是我国正在大力推广的新能源技术。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵空调分为地下水源热泵、地表水源热泵、地埋管地源热泵空调系统三种类型。浅层地温能勘查评价的目的是为地源热泵工程提供规划设计依据[1]，是一项针对性极强的基础地质工作。如果单纯从《浅层地温能勘查评价规范》（DZ/T0225-2009〕（以下简称《规范》）的技术要求看，工作难度并不高。但是，地源热泵空调系统工程的成败关键在地下部分[2]，地质勘查成果对热泵空调工程质量有直接影响。在国内不少的失败案例中，地层热岛效应形成的热能失衡或资源不可持续利用，是热泵空调系统失败的最主要原因。究其原委，有些项目是对前期地质工作不重视，有的则是地质人员因热泵知识欠缺，对热泵长期运行条件下的地温场技术参数动态变化的预测评价缺失或失准所致。前人的经验教训说明地质工作者不熟悉热泵技术原理，不可能高质量完成浅层地温能勘查评价工作。而在广东包括很多地质专家在内，对热泵技术还是很陌生的，不少人至今还片面认为热泵空调技术只能供温暖，广东不适用。因此，在全面开展浅层地温能勘查评价工作之前，对地质工作者进行热泵技术知识的补课培训，提高相关理论水平，是一项十分必要的前期工作。

3、南北差异问题

热泵技术应用于采暖工程在我国北方已有多年历史，《规范》是主要总结北方的经验编制而成。由于地下水资源相对缺乏，第四系土层普遍厚度大于100m的地质条件特征，造成北方用得最广泛的是地埋管地源热泵空调技术，以冬季供暖为主要目的，因而勘查评价也是以第四系地层地温场为勘点，以地温相对高的地质体为优选区。广东的水文地质特征与北方正好相反，第四季系地层厚度普遍较薄，地下水、地表水相对丰富，最适合广东的热泵技术是地下水水源热泵空调技术，以夏季制冷为主要目的，应以地温相对低的地质体为优选区。因此，勘查评价的重点是浅层地下水赋存状态及水温变化规律，即使同样是对第四系地层地温场的评价，由于地下水位埋藏较浅、富水性较强、淤泥层发育特性等因素，其方法、手段、分区等方面切忌照搬北方的经验及做法，应该在《规范》的基础上有所创新，才能取得符合广东实际的勘查成果。

3.1 重点勘查区问题

浅层地温能勘查评价工作是为地源热泵技术应用特定服务的地质工作，只限于地理及地质条件具备应用热泵技术的区域进行，应根据水文地质条件结合经济发展水平与市场需求划分重点勘查区和远景勘查区。在广东省划分重点勘查区，估计有很多水文地质工作者首先想到的是雷州半岛地区，因为那里的第四系地层厚度大于100m，地温能储量丰富。但是，这个想法肯定是错的，理由：1）雷州半岛的气候特征决定冬季基本不须供暖，而浅层地温相对较高，普遍达到28℃以上，若以采暖为目的则是理想的热泵技术应用地区，但该区需要的是供冷为主，28℃的地温作为热泵制冷是不理想的，其节能效果差、投资性价比没有优势可言[3]；2）雷州半岛的水文地质工作程度在我省属最高的地区，广东省水文地质工程地质一大队已积累了丰富的水文地质资料，其勘查程度与区域浅层地温能调查评价的技术要求已相差无几，不应该重复投资；3）雷州半岛非经济发达区，热泵空调技术的推广应用难度大、市场需求不旺。因此认为雷州半岛地区不宜作为浅层地温能勘查评价首选重点区域。从区域水文地质条件看，全省只有珠江三角洲平原区和潮汕平原的第四系地层厚度相对较大，并有多层砂层含水层，地下水丰富，水温普遍在22℃上下，适合各种类型的地源热泵技术，因此，应列为浅层地温能勘查评价的重点工作区；结合经济发达程度及市场需求因素，应把广州、中山、东莞市作为首选重点勘查区。

3.2 广东特色问题

我国北方以采暖为主要目的，开展浅层地温能勘查的主要目标是查明浅部地温场中有多少热能可交换利用，即可在地层中吸取多少温度。在广东是制冷为主要目的，勘查目标应是查明浅层地温场的耐热功能，即地层对外来热能的吸收消化能力。根据热泵技术原理、广东气候特征、水文地质条件综合分析，最适合广东的当是水源热泵空调技术，查明浅层地温场的地下水资源应是勘查评价的重点；即使在三角洲地区用地埋管地源热泵空调技术，地层的散热功能及热岛效应的防治也得主要依靠地下水的流动来实现。由此可见，勘查目标、应用技术线路等方面，广东与北方有很大的区别，因此，相应的勘查技术手段、测试内容、试验方法等应该体现广东特色。比如，《规范》中对地下水的回灌是要求100%同层回灌，而在广东由于补给充足，大部分的基岩裂隙水、相当部分的砂砾石层孔隙水、部分岩溶地下水在允许开采量以内长期开采是不需回灌的，即使需回灌的岩溶地下水也不一定期要100%同层回灌。所以，为更好地利用水温，在勘查评价时应注重研究平衡开采量、部分回灌、异层或分带轮流抽灌等问题。另外，《规范》的勘查范围仅限于地下部分，而广东的地表水系发达，在浅层地温能资源不能满足热泵能源需求的地方，可以用部分地表水源补充，所以在广东应注意地表水资源的调查，特别是大中城市的污水资源应列入调查评价范畴。大中城市的生活污水基本都集中排放到污水处理厂，广东人的生活习惯夏天洗澡都是用冷水，且用水量大，城市污水的温度应该不会很高，集中排污后的水量也很可观，在排污系统中可根据过水流量选点截水，作为水源热泵空调系统的水源使用后重归排污系统，这是变废为宝的再生能源，广东人应好好利用。总之，在浅层地温能勘查评价中认真做好水的文章，将是最大的广东特色。

4、结语

在广东铺开浅层地温能勘查评价工作时，应根据地源热泵技术应用方向、技术路线、区域水文地质特征及开发利用前景综合划分重点勘查区和远景勘查区，在引用《规范》和借鉴别人经验时，要充分考虑广东特点，在人才培养、勘查手段、技术方法等方面更需有广东特色的创新，才能取得符合广东实际的勘查成果，更好地推动广东浅层地温能的开发利用。