浅层地能(热)是存在于地壳近表层数百米内恒温带的土壤、砂岩和地下水中的低温地热能。鉴于其分布广泛,常年温度恒定,清洁可再生,特别适合作为低温热源为建筑物供热。
在上世纪末期,我国开始实际开发利用浅层地能供热技术。截止至2014年底,我国利用浅层地能供热面积累计超过3亿平方米,有300余家企业涉及这一专业领域。我国浅层地能供热技术之所以能够在近十几年获得迅猛发展,是因为开发利用浅层地能适应了当前我国国情和发展规划的迫切需求,其技术也日益成熟。
本文拟通过对国内外开发利用浅层地能的原因进行分析,说明开发利用这一能源为建筑物供热对我国的特殊意义。
一、 国外开发利用浅层地能的原因和目的
针对世界各国的情况分析,近几十年来,浅层地能供热在很多国家都受到高度重视,发展迅速,究其原因,却各不相同。
美国重视开发浅层地能供热的重要原因之一,是美国人均住房面积相对较大,供热以家庭设备为主。20世纪以后,燃油和天然气锅炉占较大比例,取暖费的支出较大,由于石油、天然气价格不断上涨,供热技术节约采暖费用支出的优势开始明显,加快了浅层地能供热技术的普及速度。
当今世界上,瑞典、瑞士、丹麦、加拿大等北欧国家利用浅层地能供热技术发展的速度也比较快。其共同原因是,国内建筑均有取暖需求,同时该地区又缺乏石油、天然气等矿物能源。北欧各国政府决定减少对进口能源的依赖,制定了利用现有核电、水电等能源的相关政策,由于利用浅层地能供热技术能够较好地利用国内现有能源,因此得到迅速推广。
日本同样希望减少对石油进口的依赖,但对浅层地能的开发利用相对较少。据专家分析,这可能与日本的住宅面积小、住房密集程度高、采集地下热能条件差有关。在日本的规划条件下,无论是能量采集系统的安装抑或区域供热的实施都不具备乐观条件。同时,从气候条件来分析,日本冬季温度相对温和,减少了空气源热泵供热的困难,使空气源热泵在日本较为普及。之后,日本改变了供热的热能采集技术路线,开始大力发展以空气源热泵技术供热为主的政策方针[2]。
南欧国家如意大利、西班牙等使用这一技术的行业比例相对较低。其中一个重要的原因是,这些国家有丰富的天然气资源,且价格相对较低,使浅层地能供热缺乏竞争优势,加之于南欧气候相对温和,对采暖的需求小,供热时间短,也在一定程度上降低了浅层地能供热的竞争力。
综合来看,目前世界上浅层地能供热技术主要用于发达国家,发展中国家利用率很低,特别是对制造业不发达,人均收入低,能源又相对丰富的国家,浅层地能供热技术缺乏竞争力,很少被认可使用。