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今年以來,國家陸續(xù)推出碳達(dá)峰碳中和相關(guān)政策,從引導(dǎo)“雙碳”落地,到國家明確發(fā)文遏制“兩高”項(xiàng)目盲目發(fā)展,政策指導(dǎo)層面越來越清晰——“雙碳”目標(biāo)已成為長期國家戰(zhàn)略,它不僅被定義為能源問題、環(huán)境問題,更是經(jīng)濟(jì)問題和長遠(yuǎn)發(fā)展問題。
習(xí)近平總書記在今年中央財(cái)經(jīng)委員會第九次會議上強(qiáng)調(diào),要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)。
■地?zé)崮艿膫鹘y(tǒng)開采方式不勝其弊
早在1970年,地質(zhì)學(xué)家李四光就提出:“地下是一個大熱庫,是人類開辟自然能源的一個新來源,就像人類發(fā)現(xiàn)煤炭、石油可以燃燒一樣。”
地?zé)崮苁堑厍蛏弦粋€普遍存在且用之不竭的能源資源,從地表向下,深度每增加100米,溫度平均升高約3℃。地球中深部的地?zé)崮茏鳛榭稍偕鍧嵞茉矗瑑α看蟆⒎植紡V,充分利用其供暖,可大規(guī)模減少燃煤使用量,有效改善城市大氣質(zhì)量,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。目前,國際上已有一百多個國家在開發(fā)利用地?zé)崮埽⒁悦磕?2%的速度遞增。我國地下熱水開采已有20年以上歷史,廣泛用于北方地區(qū)的洗浴與取暖,作為替代燃煤的清潔能源,深受老百姓歡迎。
但是傳統(tǒng)的地?zé)衢_采方式需要提取高溫地下水,而地下水資源是有限的,導(dǎo)致目前很多較淺的地?zé)崛∨艿酪呀?jīng)抽不出水,地?zé)衢_采造成的水位下降情況日趨嚴(yán)重。北方整體水位下降將導(dǎo)致干旱少雨情況增多,并影響空氣質(zhì)量,間接成為霧霾幫兇;被排放的地下熱水中含有多種有害元素,可能誘發(fā)水質(zhì)、土壤環(huán)境污染;導(dǎo)致其他未知生態(tài)環(huán)境危害以及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。
■無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)(干熱巖)應(yīng)運(yùn)而生
為了解決這一問題,陜西四季春清潔熱源股份有限公司總經(jīng)理李建峰帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)潛心研究中深層地?zé)崮荛_發(fā)利用。在長達(dá)十年以上持續(xù)實(shí)踐的基礎(chǔ)之上,借助清華大學(xué)、西安交通大學(xué)等學(xué)術(shù)科研機(jī)構(gòu)的支持,于2013年突破各項(xiàng)難關(guān),在“中深層地?zé)崮堋崩妙I(lǐng)域成功研制出我國首例無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)(干熱巖),現(xiàn)已成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。
無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)是一項(xiàng)利用中深層地?zé)釤嵩锤咝А⒕G色環(huán)保的原創(chuàng)性清潔供熱技術(shù)。利用無污染的介質(zhì)傳遞置換出地下熱能,為建筑物提供節(jié)能環(huán)保、綠色低碳、安全可靠的熱源,實(shí)現(xiàn)了只取熱、不取水,使人們在享受溫暖的同時,也能有效改善大氣污染,保護(hù)地下水資源。此項(xiàng)技術(shù)是國內(nèi)首創(chuàng)、國際**的清潔環(huán)保地?zé)崮芄┡夹g(shù),相比于常規(guī)熱泵系統(tǒng)而言,具有熱源側(cè)出水溫度高、取熱量大、換熱器對環(huán)境無影響、供暖系統(tǒng)換熱器占地面積小、開采位置選擇靈活、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢,并可以保證系統(tǒng)長期高效運(yùn)行,應(yīng)用前景廣泛,是實(shí)現(xiàn)高效清潔供暖、推動建筑節(jié)能的先進(jìn)技術(shù)。
這一技術(shù)的成功研發(fā)標(biāo)志著地?zé)釕?yīng)用開啟了新的一頁。正如李四光曾經(jīng)所說:“若是能只取熱、不取水,那才算是邁進(jìn)了地?zé)崮芾玫拇箝T。”
■無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)(干熱巖)的原理及應(yīng)用
無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)(干熱巖)鉆孔至地面2千米以下,通過特制的密閉金屬換熱器交換出地下熱能,為地面建筑物提供綠色、清潔的熱源。鉆孔位置的選定比較靈活,一般不受場地條件制約,每個建筑物下都有地?zé)崮埽_發(fā)具有普遍性。專用的吸熱導(dǎo)熱裝置與新材料的結(jié)合提高了地下吸熱導(dǎo)熱效率,一個換熱孔可以滿足1.8-2萬㎡建筑的供暖需求。地下?lián)Q熱器采用特種鋼材制造,耐腐蝕、耐高溫、耐高壓,壽命與建筑壽命相當(dāng)。同時因?yàn)樵摷夹g(shù)利用地下高溫?zé)嵩垂幔叵聼o運(yùn)動部件,系統(tǒng)穩(wěn)定,對建筑地基無任何影響。
在采暖供熱方面,一個10萬㎡的小區(qū)通常只需要安裝4-6個孔徑200mm、深度2000m-3000m的地下?lián)Q熱器(換熱器不會露出地表,對地面無影響),專用設(shè)備僅需要空間約150㎡;在熱水供應(yīng)方面,無干擾地?zé)峁嵯到y(tǒng)可以將地下熱能用于加熱自來水,一個2000m深度的換熱器及設(shè)備每天可提供400噸溫度45度的熱水。
對于建筑面積1萬㎡至10萬㎡的單個項(xiàng)目,通常的做法是在項(xiàng)目用地紅線內(nèi)安裝地下無干擾換熱器,在項(xiàng)目地下室設(shè)備間安裝換熱機(jī)組,通過無干擾地?zé)峁嵯到y(tǒng)的工作將地?zé)彷斔偷接脩簟τ诮ㄖ娣e在10萬㎡至幾十萬、甚至是幾百萬㎡的項(xiàng)目,通常按面積或負(fù)荷分成幾個獨(dú)立系統(tǒng)。例如一個幾百萬㎡的項(xiàng)目,可以劃分成幾個獨(dú)立系統(tǒng),由用戶總的自控中心來控制管理運(yùn)行。
該技術(shù)已通過中國工程院、中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院、中國建筑科學(xué)研究院、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、上海市建筑科學(xué)研究院等各方論證和測評。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于陜西省委、西安海關(guān)、灃西能源供應(yīng)站、西部創(chuàng)新港、高速紫禁長安等多個重點(diǎn)項(xiàng)目,在北京、上海、青島、太原、金寨(安徽)、鄭州等多個城市也均有建設(shè),實(shí)施供熱項(xiàng)目總面積達(dá)到1000萬㎡以上,得到用戶單位和各級政府的一致好評。
????????■助力生態(tài)文明,照耀“雙碳”之路
促進(jìn)地下水資源可持續(xù)利用。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,我國地下水開發(fā)利用程度不斷加大,開采速度超過了被補(bǔ)充的速度,導(dǎo)致部分地區(qū)地下水超采和污染問題突出,地面沉降、海水入侵、水體污染等問題頻發(fā),保護(hù)地下水資源迫在眉睫。
無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)采用“只取熱、不取水”的方式,將中深層地?zé)崮苡糜诮ㄖ┡O到y(tǒng)與地下水隔離,僅通過換熱器管壁與高溫巖層換熱,不抽取地下熱水,也不使用地下水,可就地開發(fā)、就地利用,較好地保護(hù)了地下水資源。
節(jié)約土地資源,提高土地利用率。相較于傳統(tǒng)的地?zé)衢_采技術(shù),無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)向地下中、深層取熱,孔徑小(200mm),深度在2000m以下,單孔取熱量高,供熱面積大,可減少鉆孔數(shù),且不需要龐大的地下集中輸送管網(wǎng),不用專門建造大型換熱站,大大節(jié)約了土地資源。
節(jié)能環(huán)保,治污減霾成效顯著。與集中供熱不同,無干擾地?zé)峁嵯到y(tǒng)可根據(jù)區(qū)域的發(fā)展情況和使用需求化整為零,就地安裝供熱系統(tǒng)。
一個區(qū)域的若干個無干擾地?zé)峁嵯到y(tǒng)可以通過電腦遠(yuǎn)程控制,建立總控中心,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)行管理。并且無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)實(shí)現(xiàn)“0”排放(無廢氣、廢液、廢渣等),能量來自地?zé)幔芎玫靥娲济喝細(xì)饧泄嵯到y(tǒng),低能耗,環(huán)保運(yùn)行,治污減霾成效顯著。與燃煤鍋爐相比,1000萬㎡建筑在一個采暖季(4個月)采用無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)可替代標(biāo)煤19.2萬噸,減少CO2排放量約51萬噸,減少S02排放量約1630噸,減少氮氧排放物約1420噸,減少粉塵排放量約9600噸。
無干擾地?zé)峁峒夹g(shù)的應(yīng)用使地?zé)岢蔀樾碌奶娲茉础K耐茝V應(yīng)用在解決老百姓供熱等民生問題的同時,有效減少了燃煤、燃?xì)獾南模瑴p輕了對傳統(tǒng)化石能源的依賴,對治污降霾,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)生態(tài)文明均具有現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)影響。
在國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)形勢下,推進(jìn)清潔能源利用,打好清潔能源替代硬仗勢在必行。只有不斷進(jìn)行能源科技革命,構(gòu)建現(xiàn)代化綠色產(chǎn)業(yè)體系,形成綠色低碳循環(huán)發(fā)展模式,引領(lǐng)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型,才能如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。