摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，地热能是一种绿低碳、可循环利用的可再生能源。根据国家地热能开发利用“十三五”规划，目前全国各省市都出台了多项政策支持中深层地热能的开发利用。截至目前，国内学者在中深层水热型地热、无干扰地热供热系统等地热能方面的研究方法已经有了初步认识。分析了无干扰地热和水热型供热技术两种技术的基本情况和应用效果。对地热井施工流程、分部分项工程划分、关键成井技术指标要求等进行了详细分析，讨论了中深层地热井施工过程中的关键质量控制点，为中深层地热井施工提供了可靠依据。对地热能钻井井型选择及施工参数进行优化设计。提出了高温岩体地热深钻施工中钻井围岩稳定性控制技术。 关键词：地热能；地源热泵；建筑供能；工程应用
引言
地热能作为一种清洁无污染、可循环利用的新型可再生能源，其开发和利用受到越来越多的关注。本文基于中深层地热能的利用现状与发展趋势，解释了对该技术研究的必要性，总结
了目前几种常用的中深层地热能利用技术。通过对我国目前的供暖环保需求和国家地热能发展相关政策分析，判断我国地热开发利用将由单一应用、粗放应用向梯级利用、集成应用发展，对于地热能条件适宜地区逐步将地热供暖向地热发电方向延伸。
1地热能源
地热能是蕴藏在地球内部的热能，是一种清洁低碳、分布广泛、资源丰富、安全优质的可再生能源。地热能开发利用具有供能持续稳定、高效循环利用、可再生的特点。可减少温室气体排放，改善生态环境。地热资源分布广泛、储量巨大，特别是中深层地热资源。据估算我国中深层地热储量相当于51.6万亿t标准煤，按2%可开采率计算，相当于我国目前能源耗量的312倍。地热能在未来清洁能源发展中占重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。地热资源通常被分为浅层（0~200m）、中深层（200~3000m）和超深层（大于3000m）；相应的采热技术分别为地源热泵技术、水热型开发利用技术、深井换热型开发利用技术和以人工造储为特征的干热岩开采技术。水热型地热资源，按照温度，又可以分为低温地热资源（25℃＜t＜90℃）、中温地热资源（90℃＜t＜150℃）和高温地热资源（大于150℃）三类，本文重点探讨的是低温水热型地热资源在建筑节能降耗当中的有效应 用。就当前的情况来看，我国建筑能耗在能耗的总占比逐年大幅度的提升，建筑能耗成为了能源消耗当中的重点部分。而对于建筑能耗当中，其中的两个部分对能源消耗量是特别大的，分别是冬季供暖以及夏季制冷。如果能够直接进行就地取材，利用地下的地热能来进行制冷以及供热，那么便能够很大程度缓解我国当下在能源方面所面临的压力。
2地热资源及利用现状
除了浅层地热能，中深层水热型地热能利用也呈现良好发展趋势。截至2015年年底，全世界水热型地热能供暖装机容量为7556MW，占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。我国水热型地热资源利用方式中，地热发电占0.50%，供热采暖占32.70%，医疗洗浴与娱乐健身占32.32%，养殖占2.55%，种植占17.93%，工业利用占0.44%，其他占13.56%。作为水热型地热资源中占有份额最大的利用方式，供热采暖利用已有上千年的历史，改革开放后，水热型地热供暖的开发利用在规模、深度和广度上都有很大发展。截至2019年年底，我国水热型地热资源可利用量达14.16GW，近10年来，我国水热型地热能直接利用量更是以年均10%的速度增长，已连续多年位居世界首位。
3地源热泵技术
3.1强化低成本高效率的地热资源开采技术
地热资源的开采和应用应把握“因地制宜、可持续开采”的原则，需要结合地热资源特性做到开采方式与地热资源种类对应、用能温度与地热资源温度对应、用能强度与地热资源储量匹配。可从两方面入手：一是形成适用于多种地热资源和用能形式的普适化用能方案，例如面向中深层取热不取水开采理念的闭式同轴套管技术、面向保水取热开采理念的单井采灌、面向无泵循环取热原理的超长重力热管地热换热器等，实现多种地热能开采方式技术的细分、完善与整合；二是从地层循环空间的视角解决地热水回灌技术问题，对于有地热水循环空间的地层应在地热能开采的同时做到同层、高效、无污染回灌，维持热储压力，实现采灌均衡；对于无循环空间的地层应着力进行储层建造，构造循环空间，例如干热岩地层压裂及灌注流体等热储改造增产技术。同时注重高效钻井技术的研发，降低开采成本，提高投资回报率。
3.2利用地源热泵技术
这样除了能够满足建筑物的供暖需求以及热水需求之外，还能够实现建筑物的制冷，使建筑取暖、生活用水以及制冷能够同步实现，水源热泵的驱动需要借助外界的能量输入，这
便需要消耗相应的高品位能源，而对于电能的获取，可以利用太阳能以及蓄电池的有效配合，然后再利用逆变器来完成地源热泵的供电工作，但是太阳能存在一定的不稳定性以及不连续性，所以对于水源热泵的应用还是需要应用到常规的电能辅助。此外，传统地源热泵技术存在冷热堆积问题，特别是土壤源热泵技术，是将土壤作为一个跨季节大型蓄热体。其不能无限制的提取能量，应该做好充分的设计核算，夏灌冬取，维持全年平衡，使能源系统能效维持在理想范围。对于浅层地埋管换热器，使用时应做好全年负荷平衡和动态模拟；对于深层地埋管换热器，建议实行供暖季工作，非供暖季恢复的间歇运行方式，必要时考虑设置补热措施。
3.3“保水取热”换热技术
“保水取热”换热技术又称无干扰型换热技术，该技术不同于传统的地热利用技术，最显著的特点是无需抽取地下水进行热交换，外界循环液通过管道与地下周围土壤进行间接换热。循环液从进水管流入，在进水管内进行换热，由周围温度高的岩石与回填材料进行导热换热，回填材料与温度低的外管外壁进行导热换热，将交换的热量通过导热传给外管内壁，外管内壁与循环液进行对流换热，将循环液的温度逐渐升高，深度越深，周围岩石的温度
也就越高，换热越强，最后通过出水管流出，进入换热器进行换热，换热完毕的循环液再通过管道进入进水管。如此循环往复，进行换热，换热能力强。而且与浅层地热能提取相比打井占地面积小，不需要考虑循环液回灌的问题，也就不必地下担心水资源的污染。
3.4无干扰式地热能开发利用
无干扰地热能利用是最近几年在中国流行的的创新地热供热技术。中深层地热能的无干扰加热技术是运用钻机在地下钻出的深度(通常为2000～3000m，可以是单口井，也可以是对接井)，然后在运用特殊换热器把热量输出深部地下热量。一种通过热泵设备加热地面建筑物的全新技术。该技术与水热地热利用技术的差别在它不运用地下热水，对地下水环境的干扰基本没有，并且可以在任何地方交换地热。它是一种特定的分散式能源。鉴于这种中深度加热技术的诸多优势，此技术已我国部分省市得到了强力普及。
地源热泵换热结语
为了实现地热能资源的可持续开采和地源热泵系统的高效利用，应当从地热资源勘探、开采、利用等多方面进行技术突破。与此同时，开发更多井下换热形式，提高换热效率，并
将地上与地下充分匹配融合，发展多能耦合的供能系统，提高投资回报率，使地源热泵系统具有更强的市场竞争力。
参考文献：
[1]宫自强，张云鹏，侯艳.地热能供暖制冷技术及应用[J].北华航天工业学院学报，2012,22(02):1-3.
[2]江勇.基于系统动力学的地热产业发展财税政策模拟与选择[D].中国地质大学(北京)，2020.
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