路则瓦
山东省地勘局第二水文地质工程地质大队（山东省鲁北地质工程勘察院）, 山东 德州 253000
摘要：随着经济的快速发展，各国对能源的需求也越来越多，而地热作为一种低廉、可再生的能源，在生活中的应用非常广泛，如今在农业、工业等领域中也到处可见地热的踪影。随着当前全球能源的紧缺，各国都加大了对地热的开发利用，由此也引发了不小的环境问题，对世界环境造成了很大污染。而针对这些问题，相关部门应该积极探索，更安全更清洁地去开发利用地热资源。
关键词：地热能源；开发利用；现状
引言
如今，中国已是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家，技术水平与建设成就均已走在世界前列。而随着挖掘深度的增加，地层内储存的地热资源愈加稳定和丰富，高效开发利用这部分地热能对于提高资源利用率、开展可再生能源开发利用具有重要意义。地下工程的类型有很多种，根据其结构及用途，交通隧道、矿井以及地下停车场等城市地下空间是可最大限度开发利用地热能的地下工程，而矿井及地铁交通隧道是目前进行地热能开发利用尝试较多的两种。
1矿井地热能利用
1.1现役矿井地热能利用技术
现役矿井中的地热能回收技术多与深井热害控制系统相结合，深井热害的产生原因包括井下岩层散热以及井下各类设备、空气压缩以及矿物氧化等的直接产热等，其中岩层高温即深井地热是井下高温的主要原因。早在20世纪初，国际上已有学者对矿井热害问题进行了研究，我国对矿井热环境的研究始于1964年淮南九龙岗矿的局部降温实验。经过半个多世纪的发展，现阶段矿井热害防治方式主要分为机械式和非机械式制冷技术两种，而根据矿井降温的现场经验来看，传统的非机械式制冷技术和单一的机械式制冷技术均无法满足问题的解决，同时投资与降温效果的不平衡也是矿井热害解决方案所面临的主要问题。因此，国内外学者将目光投向了热泵技术，将余热利用技术与井下降温相结合，通过热泵将其低品位热量提升后用于地面建筑的室温调节、井口防冻及洗浴等。目前的热泵技术多以巷道乏风或井下涌水中的余热为热源，利用热管系统与热泵系统相结合的复合深井热害控制系统正在试验研究阶段。
1.2交通隧道地热能利用
地铁、公路交通隧道中除围岩结构本身所储存的地热能外还有列车或机动车等运行产生的热量、相关设备及照明产热等，这些热量的大量堆积会导致隧道热环境的恶化。近年来，国内外研究人员提出了多种隧道废热的回收方法，主要集中在土壤源热泵、空气源热泵以及复合式热泵系统三种，取热主要用于为周围建筑供暖/供冷、提供热水或用于寒区隧道洞口段的保温。隧道土壤源热泵机组通过埋于地下或岩体中的前端换热器提取周围的土壤或岩体中的热量。目前，常用的前端换热器包括：“能源土工布”、竖直地埋管换热器、水平U型管换热器、交联聚乙烯管换热器、PE热交换管换热器、毛细管前端换热器和TES系统前端吸收器。竖直地埋管和水平U型管是最常用的两种土壤源热泵地下换热器的形式，具有换热量大、效率高等特点，但其占地面积较大、初期投资比较高。同时，地埋管的垂直或水平埋放形式无法贴合隧道岩壁，对于堆积再隧道围岩内的热量无法高效回收，“能源土工布”、毛细管网则可有效利用隧道围岩内的热量，热效率及稳定性也更高。TES系统是将以蜿蜒方式布置的吸收管放置于隧道节段中以使吸热潜力最大化，该系统不仅可以吸收围岩内的热量也可以直接利用隧道内的空气废热。
2地热开发利用中的保护措施
2.1法律措施进行保护
如今随着地热不断被开发，各国在这个方面都逐渐的重视起来，并且制定一系列的法律法规来限制企业对于地热的开发。每个企业如果想要开启新的地热工程项目，就必须要提交相关的环境影响报告，报告内容必须要将地热开采过程中所有可能造成的环境破坏和针对此次破坏所用的应对措施。西班牙严禁地表水不处理就随意的排放；一些公司若是没有能够按照美国的法律法规来进行环境保护，就会遭受到惩罚；而在菲律宾，地热开发的每一个阶段都必须要上报地质调查，地质勘测等报告，等到相关部门同意申请之后才可以进行下一步的操作。其他的国家如日本、韩国等也制定了相关的法律措施，来约束企业对于地热的开发。我国也制定了一系列的法律法规来针对地表热水的排放，就比如说在地热资源的管理条约当中，就已经声明了企业在开发利用时，必须要对开发过程中所产生的影响以及开发可能出现的危害进行预测，并且列举出在危害发生时的解决措施，否则计划主管将有权驳回请求。在勘探整个地热流体时，必须要将整个地热流体全部勘探完成，而不是只选择一处勘探，否则就会引发一些自然灾害。所以说我国当务之急就必须要完善和规范好在地热开发过程中对于环境的影响评估。
2.2加强能源开采利用管理，完善相关制度
对于能源开采利用时造成的环境问题，除了要找到具体的解决措施外，在管理方面同样不能忽视。而在管理上不仅要对开采人员进行严格管理，同时也要对那些能源利用企业进行严格监督。对于开采人员而言，他们的开采方式、开采频率是否规范，都需要相关部门加紧注意。对于那些加工利用能源的企业而言，他们的利用过程也要受到重视，不少企业专注于获取更多利润，容易疏忽最后的污染处理，这对环境会造成恶劣影响，相关部门应定期对企业的操作流程进行审察。除此之外，国家也应完善相关制度，确保政策制度能在各个企业中完全落实。
2.3因地制宜，多区域、多层次推进水地源热泵项目
一是扩大在城市新区的推广范围，鼓励在公用建筑、别墅群、联排别墅区实施地源热泵工程，稳定和巩固原有的发展路线。公用建筑和别墅区建设地源热泵项目基本不受工程施工空间要求限制，且公用建筑运营方及别墅区住户一般具有相应的设备安装费用支付能力，不会受到经济能力因素的制约。二是向普通民用住宅领域渗透拓展。对于具备施工条件的普通住宅小区，无论是位于城市新区还是老区，均可尝试推广，此路径的实施需要政策方面予以强力跟进，必要时需要予以补贴。地源热泵项目若仅仅局限于公用建筑和别墅、高档小区，其利用推广效果会打折扣。要尽可能拓展其应用领域，实现地热资源惠及大众的目标。三是与新农村建设相结合，在农村普及推广。农村发展地源热泵项目最大的优势是农村住宅区具备充足的施工土地面积。未来随着乡村振兴战略的实施，农村的住宅可能出现集中和连片建设的发展格局，类似于城市地区的小区。农村高层建筑比较少，不存在容积率的限制，应该非常有利于实施地源热泵工程。目前华东和华中地区农村人口接近2.5亿，具有非常大的市场空间。四是坚持因地制宜思路，发展土壤源、水源和污水源热泵。夏热冬冷地区浅层地热资源丰富，地表水资源也充足，也有一定的污水源资源，可按照“宜土则土，宜水则水”的原则推广水地源热泵工程。
结语
作为一种清洁、可再生的能源，地热资源近些年来在我国愈发重要，它在一定程度上解决了资源短缺的问题，对我们的经济发展产生了很大的促进作用。如今，正因为地热资源的开发利用愈发广泛，国家也应更加重视能源开发利用中的环境问题，在资金方面大力扶持，在政策上大力鼓励，只有这样，我国地热能源的开发利用才能有更好的发展。不仅如此，在能源开发利用技术方面，我国也应学习吸收其他国家的先进经验，争取能够更高效、更清洁地对地热能源进行开发利用。经济发展固然重要，但只有在保护环境的前提下发展经济，国家才能更有未来。
参考文献
[1]申建梅,陈宗宇,地热开发利用过程中的环境效应及环境保护[J].地球学报,1998,19(4):402-405.