浅层地温能在新农村建设中的应用

2005年10月，十六届五中全会通过《十一五规划纲要建议》，提出要按照“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的要求，扎实推进社会主义新农村建设。

在社会主义新农村建设中，由于农村城镇化水平和农民居住水平提高以及居住质量改善等因素的影响，在相当长的时间内，我国村镇住宅建设每年将有2000亿元的投资额,农村住宅消费市场十分广阔。绿色建筑作为一种新型的、符合现阶段我国国情的建筑模式必将得到大力推广和应用。

绿色建筑将改变农村传统的能源利用结构，增加风能、太阳能、沼气和地热的使用比率；提供合理的土地资源和水资源使用方式，提高雨水、地表水和中水的使用效率；减少农村传统的建筑材料使用量，推进新型建筑材料（粉煤灰砖、纤维水泥外墙板和矿棉吸音板等）的使用。资源耗费量的减少将缓和农村区域人与环境的紧张关系，减少农村居民对生态系统服务价值的索取，降低区域生态压力。

一、研究背景

为贯彻落实党中央、国务院关于社会主义新农村建设和新时期科技发展的方针、政策，充分发挥科技在社会主义新农村建设中的支撑作用，落实科技部《新农村建设科技促进行动》和《天津市科技发展“十一五”规划》的总体部署，根据科技部新农村建设科技示范（试点）实施方案的要求，《天津市新农村建设科技示范实施方案》明确指出要“强化技术集成应用，引导现代农村社区发展。围绕农民急需解决的问题，有选择地加强清洁种植、清洁养殖以及乡村清洁工程，实现饮用水安全、废弃物资源化和新能源利用、绿色建材和建筑、农村医疗卫生、村镇规划和综合功能提升等领域关键技术的集成应用，发展设施相对优良、环境相对优美、适应当地发展水平的农村新社区”。

财政部与住房和城乡建设部印发的《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》中也提到“因地制宜，确定农村地区可再生能源建筑应用的重点领域，各地要结合当地自然资源条件、客观实际需要、经济社会条件等因素，因地制宜地确定推广应用重点”，并提到中央财政对农村地区可再生能源建筑应用予以适当资金支持。

在新农村建设中，可以大力推广以地源热泵为主的浅层地温能、地源热泵系统加太阳能、深层地热能等几种新能源综合利用方式。

二、新农村建设绿色能源方案

1.地源热泵系统冬季供暖和夏季制冷

浅层地温能资源是一种可再生、环保、清洁的新型能源。天津是全国最早研发热泵技术和开发利用浅层地热能的地区之一，从70年代就开始了热泵技术研发，80年代起即有部分地区开始利用浅层地热能。浅层地热能现已成为天津市节能减排重点推广的新能源项目之一。

地、水源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。热泵机组通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。

随着都市型农业发展步伐的加快，设施农业建设的速度也在加快。今后，高品质的农业经济型作物的生产将是人们生活需求的重要组成部分。当前，各级政府对“三农”非常重视，在农业基础投入上也逐年增加，通过土地整理，不断优化耕地结构和质量，也在不断地探索发展设施农业的途径。地源热泵系统是节能、清洁、安全、方便的供暖（制冷）系统，浅层地热资源是可再生的能源。在开发利用浅层地热能方面，政府将给予大力支持，天津市已被国土资源部定位为全国浅层地热资源利用示范城，浅层地热资源调查工作已经全面展开。因此，在国家、地方政府和农民三者的共同努力和共同投入下，设施农业利用浅层地热资源有着广阔的前景。

新农村建设中的能源方案主要内容是根据项目的规模、类型、需求，集中建立一个或多个地源热泵能源站，向建筑物供冷和供热。项目内的公共建筑，可以自成体系；对于成片住宅区，可以建立一个或多个地源热泵能源站，地源热泵换热孔可以集中布置在项目周边的农田地下或其他可用区域，统一向地源热泵能源站提供地源侧的低温水。

村镇改造项目中，基本以供暖需求为主，夏季供冷为辅，冬夏冷热不平衡，故针对地源热泵系统就涉及到了土壤热平衡问题，冬夏土壤热平衡解决思路主要有两种，一是利用夏季气温高于土壤温度的特点，使地源侧水通过在冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）中循环吸热后回补土壤；另一种是利用项目周边自然水源在夏季温度高于土壤温度的特点，抽取后在换热孔内循环补热。

土壤热平衡处理方式一：夏季冷却塔（或组合式空气处理机组）回补

地源热泵系统经冬季使用后，换热孔布置区域地下土壤温度一般会下降到6℃～10℃左右，而天津地区夏季5—8月日平均气温高于20℃。在夏季，让地源热泵换热孔里的水通过泵组在冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）里循环，这时，管道里的水在通过冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）时被加热，在通过换热孔时被冷却，形成了对地下土壤的热补充。同时布置地下土壤温度采集系统，当土壤温度恢复到15℃时，停止回补。冷却塔（或简单化的组合式空气处理机组）的热量回补数据及具体设计方案，需进一步研究落实。

土壤热平衡处理方式二：夏季地表水回补

把冷却塔换成项目周边存在的近距离自然水源，利用自然水源在夏季温度高于地源热泵换热孔附近土壤温度的特点，抽取后在换热孔内循环补热。实施要点如下：自然水源离项目所在地要足够近；抽取的水要经过处理后再进入管道系统循环；必须安装地下土壤温度采集系统。在供暖初期，当自然水体温度高于6℃时，还可作为低温水直接供给热泵机组，以水源热泵的方式供暖。

2.深层地热井+热泵温度提升供暖，局部建筑地源热泵提供夏季制冷和冬季供暖

天津市深层地热能蕴藏丰富，在适宜地区可以开采深层地热井水作为冬季供暖热源，其中水温在40℃以上时可以直接利用，10℃～40℃的地热井水可以采用热泵进行温度提升至40℃以上再次利用。一般一对地热井可以满足10万平方米以上的住宅供暖，水温、水量较高地区最多可以满足约20万平方米的住宅供暖。对于那些有夏季供冷需求的建筑物，可以采用地源热泵的方式提供夏季制冷和冬季供暖。生活用水由太阳能提供，有条件的区域也可以采用地源热泵机组提供。

3.地源热泵+太阳能供暖，局部建筑地源热泵提供夏季制冷，太阳能提供生活用水

根据场地情况，由地源热泵和太阳能联合提供冬季采暖热源，对有供冷需求的建筑物由地源热泵提供冷源。生活用水由太阳能提供。

考虑到村镇改造项目中供热需求要远大于供冷需求，存在地源热泵的冬夏季热负荷不平衡的现象，可以采用夏季在室外换热孔中循环太阳能热水予以解决。地源热泵供冷供暖、太阳能供暖技术都已成熟，解决好太阳能系统夏季回补地源热泵换热孔区域土壤温度问题后，可以推广。适用于中低层建筑物较多的项目。

所谓“太阳能采暖”，指通过太阳能集热器与储水箱作为太阳能量采集系统，以散热器或其他末端作为散热系统为建筑物提供热量的新型节能供暖方式。该方式具有舒适性高，节能效果显著，便于调节和控制等优点。这种技术已经成熟，建设部和质监总局联合颁布的《太阳能供热采暖技术规范》（GB-50495-2009）已于2009年8月1日起正式实施。根据项目的不同使用要求，一般投资概算为250～400元/建筑平方米。

太阳能供暖系统由太阳能集热器、储热水箱、计算机智能控制系统、循环系统、连接管件等几部分组成。太阳能加热系统由太阳能集热器、太阳能循环水泵及储热水箱组成，其作用是通过设置于采光面的集热器最大限度地收集热量，并通过储水箱进行热量的储备。辅助能源系统是用电能作为太阳能集热系统的补充，辅助系统可以在连续阴雨天气或其他特殊供暖需求时，满足供热需求。太阳能供暖系统中末端形式应考虑到太阳能系统集热效率等多方面因素进行的选择。可以采用地盘管、散热器、风机盘管等形式。

三、结语

新农村建设推广节能减排的新能源技术势在必行。国土资源部地质环境司司长关凤峻在2011年4月22日的第42个“世界地球日”上指出：“十二五”期间，我部将启动地热能调查与开发利用工程。通过实施该工程，到2015年，预计全国地热能利用总量相当于6880万吨标准煤，届时占我国能源消耗总量的1.7%，每年可以减少排放二氧化碳等废气废渣1.8亿吨。

大力推广以地源热泵为主的浅层地温能，以及地源热泵系统加太阳能、深层地热能等几种新能源综合利用方式，注重节能减排，建设节能环保的现代化新农村，走符合自身特点具有地域特色的农村城镇化发展新路，这是当前的一项基本国策。但实际工作中，我们不得不承认在农村地区推广地源热泵技术的确存在地源热泵系统的初期投资较高、农村建筑物的保温差热损失较大、日常使用维护人员素质偏低等很多瓶颈。

建议政府有关部门在新农村建设过程中，通过建立一个或多个高效利用浅层地温能资源的农业示范园作为示范工程的方式，进行参数和经济方面的验证，并根据这些成果，出台一系列扶持和鼓励政策。只有政府部门从政策上、生产厂家从技术上提供更多的支持，以地源热泵为主的浅层地温能综合利用才能迅速发展，并逐步跟上城市发展的步伐，为我国的节能减排事业做出应有的贡献。

推荐访问:地温 能在 新农村 浅层 建设中