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地面辐射供暖是一项既古老又崭新的技术。从古至今,人类不断传承文明,开拓创新,发展进步。随着科技时的到来,地面供暖技术已从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖。
中国的地质构造条件,决定了中国的地热资源主要以两种形式存在: 一是在构造隆起区(浅山区),沿主要断裂构造出露并受其控制的地热温泉。主要以热泉的形式直接出露地表,可开发的地段限于在地表有地热显示及其相关构造分布的地区,其分布受地质构造的控制,地热资源靠循环于断裂带中的地热水所提供,称对流型地热田; 二是赋存于中、新生代沉积盆地中的地下热水。埋藏于地下深处的各热储层中,地热靠地球内部的传导热提供,通过开采热储层中的地热水得以利用,这类热田称传导型地热田。
地热资源丰富,具有环保、可靠以及利用系数高的特点,与太阳能、风能、生物质等新能源一起构成未来能源结构。EGS ( 增强型地热系统或工程型地热系统) 是利用工程技术人为地在地下高温岩体内建造裂缝网( 岩体致密无天然裂缝) 或者改善原有裂缝网( 岩体内存在天然裂缝,但渗透率不够) 。所建造的或者所改善的裂缝网具有足够的渗透率,其岩石体积和裂缝表面积足够大,使从地表注入的冷水流经裂缝网返地表后其温度升高,利用闪蒸或双循环发电和/或供热。因此,EGS 既包括了工程建造的地下热储,同时还包括利用工程技术改善或提高了岩石渗透率的地下热储) 。EGS 的概念起源于DHR ( 干热岩) ,是DHR的扩展。EGS 包含了DHR,DHR可以作为EGS 资源的一部分。DHR是EGS 最早项目的研究对象,其工程对象为致密均质的高温( ≥150℃) 结晶岩体,而目前EGS 的工程对象则不再局限于此。一方面温度可以低到85℃ ( 利用ORC 发电) 或者100℃ ( 利用Kalina 发电) ,另一方面岩石既可以是结晶岩体,也可以是火山岩或沉积岩,而且岩体存在的原始微裂隙更有利于热储的建造。 参考文献:郑秀华, 李飞跃, 段晨阳等. 世界EGS项目进展及其对中国的启示. 资源与产业, 2014, (6).
天然地热系统可以分为2类5型(表4.2):构造隆起区热对流类地热系统,包括火山型、非火山型、断裂-深循环型地热系统;②构造坳陷区热传导类地热系统,包括断陷盆地型、坳陷盆地(造山型盆地、克拉通型盆地)型地热系统。他们的基本特征列于表4.2。
表4.2 地热系统的基本类型
(据陈墨香等,1994)
在图4.12~图4.18中以示意图的形式显示不同类型地热系统的特征。其中,图4.12为与火山有关的高温地热系统(火山型),图4.13和图4.14为与岩浆有关的高温地热系统(非火山型)。图4.15和图4.16为断裂-深循环型中低温地热系统。图4.17为断陷盆地型中低温地热系统。图4.18显示了多种类型地热系统的组合情形。图4.19显示一个坳陷盆地型中低温地热系统,位于英国南部伦敦以西的Bath附近,是一个小型沉积盆地,地下热储层为石炭系碳酸盐岩,西部碳酸盐岩裸露区为补给区,向深处(埋深约2700m)径流并获得深部热流加热,在东侧以温泉形式出露,泉水温度46.5℃,盆地深处热水温度达64~96℃,据估计,地下热水从入渗补给到温泉出露经历了4000~10000a(Albu等,1997)。
图4.12 火山型高温地热系统示意图虚线T1和T2分别表示推测等温线150℃和350℃
图4.13 与岩浆有关的山区高温地热系统
图4.14 与岩浆有关的高温地热系统(地形平坦)
图4.15 断裂-深循环型中低温地热系统(据White,1968,转引自汪集旸等,1993)
图4.16 同一断层或断裂带的中低温地热系统(据Reed,1983)
图4.17 断陷盆地中的中低温地热系统(据Reed,1983)
图4.18 地热系统示意图(据Domenico等,1990)
图4.19 英国Bath盆地地热系统(据Albu等,1997)