正值“三九”寒天,在我國北方地區,熱烘烘的暖氣是廣大居民溫暖過冬的重要保障。除了傳統的燃煤、燃氣供暖,地熱供暖作為一種新興供暖方式逐漸走入大眾視野。
不久前,在供暖季啟動時,北京市首個中深層地熱供暖示范項目正式投運。該項目建成后每年可以減少排放二氧化碳7650噸,為下一步推廣中深層地熱供暖積累經驗。
雖然聽起來新鮮,但地熱供暖實際上已經有較長的發展歷史。因具有突出的環保優勢,地熱供暖被稱為地下“綠色空調”。近年來隨著開發建設規模不斷擴大,“綠色空調”走進了越來越多的家庭。
那么,地熱供暖的原理是什么?它會給人們的冬日生活帶來哪些改變?帶著這些問題,科技日報記者采訪了相關專家。
地熱能是可被循環利用的清潔能源
地熱能是地球內部以熱的形式儲藏的能量,主要來源于地球的熔融巖漿和內部放射性物質衰變。因為地球內部一直在釋放熱量,所以地熱能取之不盡用之不竭,是可被循環利用的清潔能源,被列為五大非碳基能源之一。
“地熱資源種類繁多。”香港中文大學(深圳)城市地下空間及能源研究院、地熱能科學技術(大理)研究院院長張大偉向科技日報記者介紹,按照地質構造特征、熱流體傳輸方式等,我國地熱資源大致可以分為淺層地熱資源、水熱型地熱資源等。分布區域最淺的地熱資源僅位于地表下數米,最深的則處在地下數千米。
在開發利用上,對于淺層地熱資源,通常以直接利用為主。例如,地源熱泵、地熱溫泉等都是直接利用地熱能的方式。
對于水熱型地熱資源,核心利用方法是“取熱不耗水”,即從開采井中將蘊含熱量的地熱水抽取出來,利用換熱器吸收水中的熱量,隨后再將失去熱量的冷水通過回灌井重新注回取水層。經過一段時間,地下熱源會將冷水重新加熱,后續還可以再次利用。在此過程中,地下熱源就像一臺鍋爐。人們利用這臺鍋爐可實現地下水的循環加熱。采用這種地熱資源開采方式,相關工作人員必須對抽取的地熱水進行100%回灌,以實現“采灌平衡”,保證地熱資源的可持續利用。
具體來說,被抽取上來的地熱水經旋流除砂器除砂后被注入換熱器,溫度可以達到68攝氏度。隨后,地熱水會將自身攜帶的熱量通過板式換熱器傳遞給供暖水。加熱后的供暖水通過供暖管道被輸送至千家萬戶。除此之外,換熱站工作人員還會根據往年的供熱經驗和室外溫度,實時調節生產井取暖的流量,借此調節供暖溫度。
在使用上與燃煤集中供暖沒有差別
對于我國多數北方居民,地熱供暖還是新鮮事物。不過,在河北雄安新區,地熱供暖早已是當地不可或缺的重要供暖方式。雄安新區位于我國三大地熱帶之一的華北地熱帶。該地區地熱資源豐富,地熱供暖起步早、發展迅速。在雄安新區的冬季,看不到高聳的煙囪“吞云吐霧”,地下源源不斷的熱量被送至千家萬戶。
2009年,河北省雄縣與中國石油化工股份有限公司合作開發當地地熱資源。到雄安新區設立前,雄縣縣內已擁有地熱井77口(包括回灌井29口),換熱站35座,城區95%以上的建筑實現地熱供暖,基本實現了城區地熱集中供暖全覆蓋。雄安新區設立后,作為雄安三縣之一的雄縣截至2023年底,建成以地熱能為主的清潔供暖換熱站超百座,敷設供熱管網約550公里,供暖面積超700萬平方米。
走進雄安新區某居民區崔女士家中,室內20多攝氏度的溫度讓人感到舒適暖和。崔女士告訴記者,她在2015年搬到該小區時,開發商便已在房間內鋪好了地暖。
在沒搬入此小區前,每到冬季取暖季,崔女士需要在屋外儲備大量煤炭。燃煤產生的煙塵污染讓她印象深刻。
“那時候,天空灰蒙蒙一片,家里陽臺有時會落上一層灰。”崔女士說,相比燃煤取暖,地熱供暖價格更低。此外,在使用方式和體驗上,地熱供暖與普通的燃煤集中供暖沒有差別,并不需要支付額外的維護費用。她希望有一天在農村的親人也能告別燒天然氣、燃煤等取暖方式,用上地熱供暖。
在地熱資源同樣豐富的陜西省咸陽市,地熱供暖方式已較為普遍。咸陽市地熱資源開發中心主任、綜合管理科科長陳衛衛表示,近年來地熱供暖比以往更受重視。地熱供暖的經濟性優勢突出,同時其低碳環保的屬性也符合供熱行業未來發展趨勢。
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