地熱能是地球內(nèi)部貯存的熱能,它包括地球深層由地球本身放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能及地球淺層由接收太陽能而產(chǎn)生的熱能。前者以地下熱水和水蒸氣的形式出現(xiàn),溫度較高,主要用于發(fā)電、供暖等生產(chǎn)生活目的,其技術(shù)已基本成熟,歐美國家有很多用于發(fā)電,我國則多用來直接供熱,這種地熱能品位較高,但受地理環(huán)境及開采技術(shù)與成本的影響因而受限較大;后者由太陽能轉(zhuǎn)換而來,蘊藏在地球表面淺層的土壤中,溫度較低,但開采成本和技術(shù)相對也低,且不受地理環(huán)境的影響,特別適合于建筑物的供暖與制冷,因而受到了暖通空調(diào)及節(jié)能行業(yè)越來越多的關(guān)注。
地球表面是一座巨大的天然太陽能集熱器和儲熱庫。到達地球表面的太陽能相當于全世界能源消耗量的2000倍,只是由于太能能流密度低,地球表面的溫度變化大,使得對這部分熱能的直接利用困難較多。但實際上,溫度受天氣變化影響較大的部分主要集中在地表面至地下10m之間的區(qū)域內(nèi),從10m深度再往下,大地溫度就穩(wěn)定在當?shù)厝甑钠骄鶜鉁厣狭?。我國大部分地區(qū)這個溫度都在15℃左右,如果把這樣的溫度搬運到地面上來稍做處理,就可成為很好的空調(diào)系統(tǒng),這就是目前淺層地熱能利用的主要方式。
淺層地熱能利用通常需借助于熱泵,它是一項新興綠色節(jié)能技術(shù)。在冬天它以大地為低溫位熱源,從大地中提取熱量,經(jīng)過地面上熱泵的轉(zhuǎn)換,提高溫位向房屋供暖;在夏天則以大地為高溫位熱源,將房屋內(nèi)的熱量輸送到大地土壤中。由于地下溫度十分穩(wěn)定且很接近房屋居住所需的溫度,因此,相對于以大氣環(huán)境為熱源的熱泵和燃煤、燃油的供暖供冷系統(tǒng),以大地為提取熱量或排放熱量的熱源的熱泵效率大大提高,同時還減少了燃燒產(chǎn)物的排放和制冷劑的用量,對環(huán)保十分有利。
從大地土壤中提取熱量用于房屋的供暖早在20世紀30年代就已提出,只是由于長期以來石化燃料價格低廉,供應充足,它才沒有得到重視,導致其進展緩慢。到20世紀80年代以后,由于全球性能源緊張和環(huán)境污染日趨嚴峻,這項技術(shù)才逐漸受到青睞,目前已趨于成熟,正在歐洲、北美和日本得到推廣應用。在我國則還處于實驗研究階段,目前國內(nèi)幾家科研院所和高校正在開展這方面的研究,要進入商業(yè)化的實際工程應用尚需進行長期不懈的努力。
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