地熱，“添綠”奧運場館建設

　　漫步在北京工業大學校園中，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美清新的環境“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“新北京、新奧運”精神，落實《北京奧運行動規劃》、《生態環境保護專項規劃》、《北京市“十五”時期環境保護規劃》，要求該場館在建設中采用綠色環保材料，建成后采用綠色環保能源。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。在眾多的清潔環保、可再生綠色能源中，地熱脫穎而出。最終北京工業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濟技術條件下能夠科學合理開發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、環保、節能、可再生的優點，但同時也具有受區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濟的地熱資源。

　　北京市作為世界六大可開發利用地熱資源首都之一，地熱資源開發前景廣闊，且地熱資源有著得天獨厚的優勢。根據有關資料顯示，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。因此在地熱水開發利用過程中，必須對地下熱水資源進行保護，現今北京市國土資源局地熱處已經規定，開發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，從而真正實現地熱資源的可持續開發利用。

　　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生腐蝕結垢破壞。

　　地熱在奧運場館中的應用

　　北京工業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，目前已經完成學校內經管樓、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，完全實現遠程操控，運行簡單、安全可靠，為北京工業大學帶來了可觀經濟效益和社會效益。

　　北京工業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，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，實現節能環保供暖與制冷。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。

　　北京工業大學體育館供暖、制冷系統為一套智能遠程操控系統，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，經熱泵提取熱量后的地熱水溫度繼續降低至15℃～20℃后，經回灌井回灌至地下。15℃～20℃的地熱水回灌至地下后，經過大地地層的自身加熱作用后，溫度又自動變為50℃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地熱水，這也就是深層地熱高效節能的原因所在。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，經過熱泵吸收風機盤管中所用的制冷用循環水中的熱量，風機盤管中所用的制冷用循環水溫度降低（約為7℃），從而實現制冷目的；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與土壤換熱后，溫度又變為約15℃，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，而并非用電能產生熱量，這也就是水源中央空調技術非常節能的原因所在。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系統，且均為物理作用而非化學作用，所以不會對環境和地下水資源產生任何影響，這也就是地熱資源屬于綠色能源的原因所在。

　　北京工業大學體育館供暖、制冷系統采用地熱技術后的經濟效益是非常顯著的。該套系統的初期投資與常規暖通系統的初期投資基本相同，但運行費用遠遠少于常規暖通系統。經初步保守測算，以1年為計算周期，采用地熱供暖、制冷系統較采用其他常規暖通系統年節省運行費用100萬元～400萬元，按系統使用壽命期為15年計算，采用地熱供暖、制冷系統較采用其他常規暖通系統共計節省費用約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，節省的費用將更多。

　　開發利用清潔能源，在提高能源利用效率的同時，保護環境，減少污染，是推進北京市節能降耗、保護環境及可持續發展的重要戰略。地熱是一種新型清潔熱源，合理開發利用地熱資源，可減少燃煤、燃油、燃氣對大氣環境的污染，提高環境質量。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“綠色奧運”主題，就必須大力發展清潔、環保、可再生的綠色能源。為此，北京市政府出臺了一系列規劃、計劃、發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。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保、高效節能、可再生、技術成熟等優點，成為了北京2008年奧運會大力發展能源之一。在北京市出臺的一系列規劃、計劃、發展綱要和補貼政策中，均重點提出了大力發展地熱能，根據《北京奧運行動規劃》提出的目標和任務，為實現“綠色奧運”的理念，提高城市可持續發展能力，北京市政府制訂的《生態環境保護專項規劃》中提出：要大力發展可再生能源，開發地熱資源，2007年全市地熱、地溫供暖制冷面積達到500萬平方米。《北京城市總體規劃（2004年~2020年）》中第124條提出：因地制宜地發展新能源和可再生能源；積極發展新能源，推廣熱泵技術，推進淺層地熱、風力發電、太陽能發電等能源新技術產業化進程；鼓勵利用垃圾、污泥進行發電和制氣。

　　目前，據不完全測算，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、加強首都節能減排工作做出更多貢獻。