地熱，“添綠”奧運場館建設

　　漫步在北京工業(yè)大學校園中，空氣清新，風景秀麗，地熱這一綠色能源在該校體育館中的應用為其優(yōu)美清新的環(huán)境“添綠”。該館為2008年奧運會羽毛球及藝術體操比賽場館，為體現(xiàn)“新北京、新奧運”精神，落實《北京奧運行動規(guī)劃》、《生態(tài)環(huán)境保護專項規(guī)劃》、《北京市“十五”時期環(huán)境保護規(guī)劃》，要求該場館在建設中采用綠色環(huán)保材料，建成后采用綠色環(huán)保能源。體育館所采用的能源形式則將貫穿于體育館的整個壽命期，相比較而言，能源在體育館壽命期內的成本投入中占有相當大的比重，占有舉足輕重的地位，選用何種形式的綠色能源非常重要。在眾多的清潔環(huán)保、可再生綠色能源中，地熱脫穎而出。最終北京工業(yè)大學選用了深層地熱資源和淺層地熱資源相結合的形式，配以熱泵技術，以滿足體育館供暖和制冷要求。

　　北京地熱利用得天獨厚

　　地熱是一種清潔、環(huán)保、可再生的新型能源，具有“零污染、零排放”的特性，屬于綠色能源。廣義上的地熱泛指蘊藏于地球內部的熱能資源，狹義上的地熱指目前經(jīng)濟技術條件下能夠科學合理開發(fā)出來的地球內部的熱能資源。地球是一個巨大的能量庫，進入地球內部越深，溫度就越高，每天由地球內部向地表傳遞的熱量相當于全人類一天使用能力的2.45倍。地熱資源具有清潔、環(huán)保、節(jié)能、可再生的優(yōu)點，但同時也具有受區(qū)域地質條件限制的缺點，所以并不是任何地方都具有可供利用的經(jīng)濟的地熱資源。

　　北京市作為世界六大可開發(fā)利用地熱資源首都之一，地熱資源開發(fā)前景廣闊，且地熱資源有著得天獨厚的優(yōu)勢。根據(jù)有關資料顯示，地球深處的熱能可謂取之不盡，用之不竭。但這些熱能必須通過熱水才能開采出來，而地下熱水資源也有限。因此在地熱水開發(fā)利用過程中，必須對地下熱水資源進行保護，現(xiàn)今北京市國土資源局地熱處已經(jīng)規(guī)定，開發(fā)北京地熱資源進行供暖，必須進行地熱水回灌，以防止地下熱水資源的枯竭，從而真正實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

　　由于地熱水溫度較高，地熱水中各種微量元素含量較高，尤其鐵等容易產(chǎn)生管道設備腐蝕結垢元素危害較大，所以在利用地熱水之前，最好先對地熱水進行水質處理，或通過板式換熱器將地熱水的熱提取出來，以防止地熱水的直接供暖對地熱管道暖氣片產(chǎn)生腐蝕結垢破壞。

　　地熱在奧運場館中的應用

　　北京工業(yè)大學體育館總建筑面積24383平方米，工程于2005年8月開始建設，計劃于本月建成投入使用。北京工業(yè)大學原有的地熱示范工程屬于北京市第一批地熱示范工程。該項工程開鑿深層地熱井3眼，平均深度約1600米，平均出水溫度超過50℃，平均日出水量超過2000立方米。其中2眼井作為開采井，1眼井作為回灌井，目前已經(jīng)完成學校內經(jīng)管樓、逸夫圖書館、綜合科技樓及游泳館等學校用房5萬余平方米的供暖工程。該工程實際運行時間已達5年之久，完全實現(xiàn)遠程操控，運行簡單、安全可靠，為北京工業(yè)大學帶來了可觀經(jīng)濟效益和社會效益。

　　北京工業(yè)大學體育館地熱供暖、制冷工程為“地熱供暖一期示范工程”的延續(xù)，該工程屬于奧運重點工程，由派力工程有限公司承建。該工程供暖采用深層地熱資源提供熱源，制冷采用淺層地熱資源提供冷源，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保供暖與制冷。共設計深層地熱井2眼，預計日出水量超過2000立方米，出水溫度超過50℃，其中1眼用于開采井，設計深度2000米，另1眼用于回灌井，設計深度1800米；共設計淺層水源空調井12眼，單井深度100米，設計單井出水量75立方米/小時，設計回水量75立方米/小時，其中5眼井用于開采井，7眼井用于回灌井。淺層水源空調井于2007年1月開始施工，于2007年3月完成施工；深層地熱井于2007年3月開始施工，2007年5月完成施工。

　　北京工業(yè)大學體育館供暖、制冷系統(tǒng)為一套智能遠程操控系統(tǒng)，采用先進的深層地熱技術和水源空調技術。供暖時，從深層地熱開采井中提取的溫度較高的地熱水，直接經(jīng)過板式換熱器將部分熱量交換給風機盤管中所用的供暖用循環(huán)水，以達到基本不消耗電能的前提下解決一部分體育館供暖熱源；經(jīng)過熱交換后的地熱水溫度降低為45℃左右，該溫度的地熱水雖然不能直接用于供暖，但仍具有很高的品味，所以采用熱泵繼續(xù)提取45℃地熱水中的熱量交換給風機盤管中所用的供暖用循環(huán)水，以達到消耗少量電能的前提下解決大部分體育館供暖熱源的目的，經(jīng)熱泵提取熱量后的地熱水溫度繼續(xù)降低至15℃～20℃后，經(jīng)回灌井回灌至地下。15℃～20℃的地熱水回灌至地下后，經(jīng)過大地地層的自身加熱作用后，溫度又自動變?yōu)?0℃以上，在這一過程中，絕大部分能量來自于土壤，僅消耗微量的電能循環(huán)地熱水，這也就是深層地熱高效節(jié)能的原因所在。制冷時，從淺層水源空調開采井中提取的溫度恒定為15℃的淺層地下水，經(jīng)過熱泵吸收風機盤管中所用的制冷用循環(huán)水中的熱量，風機盤管中所用的制冷用循環(huán)水溫度降低（約為7℃），從而實現(xiàn)制冷目的；而熱泵將提取的熱量釋放到開采出來的淺層地下水中，淺層地下水溫度升高至約25℃后，經(jīng)水源空調回灌井回灌至地下。回灌至地下后的25℃左右的淺層地下水經(jīng)與土壤換熱后，溫度又變?yōu)榧s15℃，如此周而復始，達到制冷的目的。在這一過程中，僅消耗少量的電能用于轉換熱量，而并非用電能產(chǎn)生熱量，這也就是水源中央空調技術非常節(jié)能的原因所在。在整個供暖、制冷過程中，淺層地下水和深層地下水均不與制冷、供暖用水混合，而是形成單獨的一個密閉循環(huán)系統(tǒng)，且均為物理作用而非化學作用，所以不會對環(huán)境和地下水資源產(chǎn)生任何影響，這也就是地熱資源屬于綠色能源的原因所在。

　　北京工業(yè)大學體育館供暖、制冷系統(tǒng)采用地熱技術后的經(jīng)濟效益是非常顯著的。該套系統(tǒng)的初期投資與常規(guī)暖通系統(tǒng)的初期投資基本相同，但運行費用遠遠少于常規(guī)暖通系統(tǒng)。經(jīng)初步保守測算，以1年為計算周期，采用地熱供暖、制冷系統(tǒng)較采用其他常規(guī)暖通系統(tǒng)年節(jié)省運行費用100萬元～400萬元，按系統(tǒng)使用壽命期為15年計算，采用地熱供暖、制冷系統(tǒng)較采用其他常規(guī)暖通系統(tǒng)共計節(jié)省費用約1300萬元～5800萬元，而地熱井的使用壽命將超過30年，如將此前提計算入內，節(jié)省的費用將更多。

　　開發(fā)利用清潔能源，在提高能源利用效率的同時，保護環(huán)境，減少污染，是推進北京市節(jié)能降耗、保護環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。地熱是一種新型清潔熱源，合理開發(fā)利用地熱資源，可減少燃煤、燃油、燃氣對大氣環(huán)境的污染，提高環(huán)境質量。同時減少燃料運輸及其廢棄物排放，減輕城市交通負擔和城市垃圾產(chǎn)生量。

　　奧運促進北京清潔能源利用

　　2001年，北京市在申辦奧運會過程中提出了“新北京、新奧運”的口號，落實了“綠色奧運、人文奧運、科技奧運”三大主題。要實現(xiàn)“綠色奧運”主題，就必須大力發(fā)展清潔、環(huán)保、可再生的綠色能源。為此，北京市政府出臺了一系列規(guī)劃、計劃、發(fā)展綱要和清潔能源利用補貼政策，以配合“綠色奧運”主題的實現(xiàn)。此舉加快了北京市利用清潔能源的步伐，擴大了清潔能源的利用面積，提高了人們對清潔能源的認知程度，在一定程度上緩解了北京市能源危機。

　　清潔能源包括地熱能、風能、太陽能、生物質能、水能、海洋能等多種能源，北京市目前主要利用的是太陽能和地熱能。其中地熱能更是以其具有清潔環(huán)保、高效節(jié)能、可再生、技術成熟等優(yōu)點，成為了北京2008年奧運會大力發(fā)展能源之一。在北京市出臺的一系列規(guī)劃、計劃、發(fā)展綱要和補貼政策中，均重點提出了大力發(fā)展地熱能，根據(jù)《北京奧運行動規(guī)劃》提出的目標和任務，為實現(xiàn)“綠色奧運”的理念，提高城市可持續(xù)發(fā)展能力，北京市政府制訂的《生態(tài)環(huán)境保護專項規(guī)劃》中提出：要大力發(fā)展可再生能源，開發(fā)地熱資源，2007年全市地熱、地溫供暖制冷面積達到500萬平方米。《北京城市總體規(guī)劃（2004年~2020年）》中第124條提出：因地制宜地發(fā)展新能源和可再生能源；積極發(fā)展新能源，推廣熱泵技術，推進淺層地熱、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等能源新技術產(chǎn)業(yè)化進程；鼓勵利用垃圾、污泥進行發(fā)電和制氣。

　　目前，據(jù)不完全測算，北京市利用地熱資源進行供暖、制冷的建筑面積已經(jīng)超過600萬平方米，而且采用地熱供暖、制冷的建筑面積在以越來越快的速度遞增，因為其具有零污染、零排放、高效節(jié)能的特性，相信在不久的將來，定能夠為改善首都能源構成、加強首都節(jié)能減排工作做出更多貢獻。