1 緒論 001
1.1開展淺層地熱能屬性特征研究的重要意義 004
1.2淺層地熱能屬性特征與開發利用的編寫思路 006
1.3屬性特征的研究進一步指導行業發展 008
1.4小結 009
參考文獻 010
第2章 淺層地熱能屬性特征 011
2.1淺層地熱能屆性 014
2.1.1太陽能屬性 014
2.1.2地熱能屬性 014
2.1.3蓄能屬性 015
2.2不同建築氣候區淺層地熱能特征及利用 016
2.2.1不同建築氣候區供暖制冷需求 017
2.2.2不同建築氣候區淺層地熱能待征及開發利用現狀 018
2.2.3不同地區淺層地熱能供給能力 024
2.3小結 042
參考文獻 043
第3章 淺層地熱能區域調查評價 045
3.1區域調査評價體繫 047
3.1.1資源潛力評價參數 048
3.1.2研究歷程 054
3.2淺層地熱能資源調査評價實例 056
3.2.1淺層地熱能資源賦存條件 058
3.2.2淺層地熱能開發利用適宜性分區 062
3.2.3淺層地熱能資源評價 064
3.2.4淺層地熱能開發利用效益分析 065
3.2.5信息繫統 069
3.3小結 069
參考文獻 070
第4章 淺層地熱能場地勘查評價 071
4.1場地勘査評價內容及要求 073
4.1.1制訂勘査方案 073
4.1.2場地勘査 073
4.1.3熱能計算 076
4.1.4評價及建議 077
4.2現場熱響應試驗 078
4.2.1試驗原理 078
4.2.2試驗設備 078
4.2.3現場熱響應試驗及數據分析方法 079
4.3岩土體熱物性實驗室測試方法 082
4.3.1實驗室測試方法現狀 082
4.3.2熱導率測試方法研究 086
4.3.3岩土熱物性參數實驗室測試技術規程 088
4.3.4岩土熱物性參數不同測試方法成果対比分析 089
4.4場地勘査評價報告編寫 091
4.4.1場地勘査評價報告編寫要求 091
4.4.2場地勘査評價報告編寫實例 092
4.5小結 100
參考文獻 101
第5章 地表水熱能勘查評價與利用 103
5.1再生水熱能利用前景分析 105
5.1.1再生水源熱泵繫統在節能、環保、經濟方面的優勢 105
5.1.2城市再生水熱能利用前景廣闊 106
5.2熱能利用參數獲取 110
5.2.1水溫參數獲取 110
5.2.2水質參數獲取 110
5.2.3水量參數獲取 111
5.3熱能利用繫統形式分析 111
5.3.1繫統結構 112
5.3.2再生水換熱器 113
5.3.3再生水源熱泵繫統的性能計算模型 115
5.4熱能利用環境影響評價 120
5.4.1再生水水量逐時分布 120
5.4.2再生水取熱溫差 121
5.4.3溫度改變影響分析 121
5.4.4再生水取排水繫統 122
5.4.5收納河道水溫分布研究 125
5.5熱能利用輸送距離研究 131
5.5.1輸送模型的建立 132
5.5.2再生水輸送管道技術的選擇 134
5.5.3再生水輸送過程的溫變特性分析 135
5.5.4再生水熱能輸送距離界限模型 140
5.6熱泵繫統與建築適應性研究 143
5.6.1各種類型建築負荷分析 143
5.6.2再生水源熱泵繫統與建築負荷匹配性分析 145
5.7小結 146
參考文獻 147
第6章 淺層地熱能地下換熱繫統設計 149
6.1地埋管換熱繫統設計 151
6.1.1埋管方式 151
6.1.2接管方式 152
6.1.3埋管間距 154
6.1.4埋管管徑及換熱介質 154
6.1.5埋管負荷的確定 155
6.1.6埋管數量計算 155
6.1.7地埋管設計案例 156
6.2地下水換熱繫統設計 158
6.2.1地下水水量的確定 159
6.2.2熱源井的設計原則及注意事項 159
6.2.3地下水回灌 160
6.3復合式熱泵繫統設計 161
6.3.1輔助冷源復合式熱泵繫統 162
6.3.2輔助熱源復合式熱泵繫統 165
6.3.3蓄能繫統設計 166
6.3.4復合式繫統設計案例 167
6.4小結 176
參考文獻 177
第7章 淺層地熱能地下換熱繫統施工 179
7.1地埋管換熱繫統施工工法及技術要求 181
7.1.1點位測量放線和鑽探成孔 181
7.1.2U形管彎頭選擇及試壓 183
7.1.3下管及鑽孔回填 184
7.1.4水平管測量放線及管溝開挖 185
7.1.5管路安裝 186
7.1.6管溝回填 187
7.1.7檢査井砌築 188
7.2地下水換熱繫統施工工法及技術要求 189
7.2.1鑽鑿井孔 189
7.2.2物探測井 190
7.2.3衝孔換漿 190
7.2.4井管安裝 190
7.2.5填料封井 191
7.2.6洗井抽水試驗 191
7.2.7驗收 193
7.2.8管網安裝 193
7.3地表水換熱繫統施工工法及技術要求 193
7.3.1地表水換熱繫統（閉式）施工 193
7.3.2地表水換熱繫統（開式）施工 196
7.4新技術應用案例 196
7.4.1套管式地埋管組成與工作原理 197
7.4.2套管式地埋管施工工法及技術要求 197
7.4.3套管式地埋管案例介紹一河北省邯鄲市某煤改地源熱泵項目 204
7.4.4半開放式循環換熱繫統的組成與工作原理 206
7.4.5半開放式循環換熱繫統施工工法 207
7.5施工組織的管理、技術措施 213
7.5.1施工質量保證措施 213
7.5.2施工進度保證措施 216
7.5.3安全、文明施工及環保、職業健康管理措施 218
7.6小結 221
參考文獻 221
第8章 淺層地熱能開發利用的繫統監測 223
8.1監測繫統的構成 225
8.1.1按監測內容劃分 225
8.1.2按監測繫統結構劃分 226
8.2監測組件技術特性 227
8.2.1溫度監測設備 227
8.2.2流璽監測設備 228
8.2.3壓力及液位監測設備 228
8.2.4電力監測設備 228
8.2.5水質監測設備 229
8.3監測繫統設計與安裝 229
8.3.1空調房間監測 229
8.3.2機房監測 230
8.3.3室外監測 231
8.3.4數據采集、傳輸和展示 235
8.4監測繫統運行維護 236
8.4.1維護內容 236
8.4.2維護方法 236
8.5典型監測繫統實例分析 237
8.5.1北京淺層地熱能開發利用監測繫統 237
8.5.2上海市淺層地熱能開發利用監測繫統 245
8.6小結 255
參考文獻 256
第9章 淺層地熱能應用地溫場時空演化數值模擬研究 257
9.1數值模擬理論發展歷程 259
9.1.1數值模擬理論基礎 259
9.1.2數值模擬研究現狀 259
9.2地溫場演化數值模擬實例研究及應用意義 265
9.2.1地溫場演化數值模擬實例研究（上海） 265
9.2.2地溫場演化數值模擬實例研究（北京） 278
9.2.3地溫場演化數值模擬研究的應用意義 291
9.3小結 292
參考文獻 292
10 淺層地熱能開發利用繫統運行評價 293
10.1繫統運行評價體繫 295
10.1.1評價內容及抽檢要求 295
10.1.2評價方法 296
10.2典型項目運行分析及評價 304
10.2.1項目概況 304
10.2.2項目運行分析 310
10.2.3項目運行評價 322
10.3小結 330
參考文獻 330
11 地下換熱繫統換熱影響因素 333
11.1地下水徑流條件對地下換熱的影響 335
11.1.1自然條件下地下水的影響 335
11.1.2人工干預條件下地下水的影響 336
11.1.3地下水流速對地下換熱的模擬研究 338
11.2岩性及地層結構 342
11.2.1地下水換熱繫統 342
11.2.2地埋管換熱繫統 343
11.3地層原始溫度對換熱的影響 353
11.4不同換熱方式的換熱效果 354
11.4.1地表水地源熱泵繫統 355
11.4.2地下水地源熱泵繫統 356
11.4.3地埋管地源熱泵繫統 356
11.5不同開采規模的換熱效果 359
11.6 小結 361
參考文獻 361
12 淺層地熱能未來發展方向與展望 363
12.1繫統節能控制策略 365
12.1.1機組控制 365
12.1.2繫統控制 369
12.2淺層地熱能服務社會發展 371
12.2.1淺層地熱能服務區域能源發展 371
12.2.2淺層地熱能利用的環境及社會效益 372
12.3科學開發利用建議 374
12.3.1淺層地熱能應用的普遍性原則 374
12.3.2大力發展“淺層地熱能 ” 377
12.3.3淺層地熱能未來發展領域 382
12.4小結 387
參考文獻 388
索引 389

淺層地熱能(亦稱淺層地溫能)是一種分布廣泛、儲量巨大、清潔環保、提取方便、前景廣闊的新型可再生能源資源。人們可以通過被稱為21世紀“綠色空調技術”的熱泵技術,提取蘊藏於建築物周邊花園、草地、道路、停車場等地下岩土體或地下水、地表水中的巨大能量,循環再生,實現對建築物的供暖制冷。 
2016年3月,地熱能開發首次被寫入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》,並提出加快推進地熱能開發。2017年1月,國家《地熱能開發利用“十三五”規劃》指出,到2020年,地熱供暖(制冷)面積累計達到16億平方米。淺層地熱能作為地熱能的重要組成部分,其開發利用將在應對能源短缺問題,調整我國能源結構和環境治理等方面做出巨大貢獻。 
當前我國淺層地熱能開發利用發展突飛猛進,亟需科學的、繫統的理論體繫和方法技術來提供支持。通過多年的積累,北京市取得了豐富的研究成果與寶貴的工程經驗,同時在中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心的推進下,在全國不同地區形成了一個開放、共享的技術交流、業務推廣的平臺。本書編者凝練吸納了長期的研究和開發利用關鍵技術的研究成果,融合了不同地區、不同單位的獨特優勢,並參考了國內外同類書籍和標準規範,在以往《中國淺層地溫能資源》等書的基礎上編著本書。 
本書采取資料收集與分析研究相結合的方式,專業範圍進一步擴充,內容全面繫統,首次涵蓋資源勘查評價、數值模型、設計、施工、監測、繫統運行評價等多個學科的淺層地熱能開發利用全過程內容。本書內容深入,基礎理論緊密結合工程實際,體現了良好的繫統性、創新性、實踐性和示範性,對淺層地熱能行業指導性、針對性強,書中論述的研究成果具有極高的理論和實際應用價值。不僅為淺層地熱能開發利用的廣大科研、技術工作者提供了良好的借鋻,也為相關政府管理及規劃的具體工作提供了支撐,同時希望為淺層地熱能基礎理論與技術應用領域的高等院校師生的科研和教學工作提供參考。 
本書從淺層地熱能資源屬性特征著手,繫統闡述了區域淺層地熱能調查、場地勘查評價、地表水熱能勘查評價、淺層地熱能地下換熱繫統的設計與施工、開發利用繫統監測、遷移轉化數值模擬、繫統運行評價體繫的要點和內容,提出了淺層地熱能的未來發展方向以及高效開發利用的建議,為淺層地熱能持續科學發展提供技術參考。 
本書由中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心和北京市地質礦產勘查院牽頭,自然資源部淺層地熱能重點實驗室、北京市地熱調查研究所、北京市華清地熱開發集團有限公司、中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心上海淺層地熱(溫)能發展研究中心[上海市地礦工程勘察(集團)有限公司]、廊坊實驗中心(河北省地球物理勘查院)、重慶分中心(重慶市地勘局南江水文地質工程地質隊)、江西分中心(江西省勘察設計研究院有限公司)、北京華清卓越新能源工程技術有限公司、北京華清榮益地能科技開發有限公司等單位抽調各單位多年從事淺層地熱能研究與開發利用工作的專家、技術人員,統籌安排、分工協作,共同完成。 
全書共分12章,具體編寫分工為:前言由李寧波、楊俊偉、於湲編寫；緒論由楊俊偉、李寧波編寫;第2章淺層地熱能屬性特征,由李寧波、楊俊偉、李翔、於湲、王立志、鄭佳、賈子龍、徐子君編寫;第3章淺層地熱能區域調查評價,由於湲、王小清、孫婉、纔文韜、楊俊偉、鄭佳編寫;第4章淺層地熱能場地勘查評價,由鄭佳、李娟、杜境然、劉愛華、郭艷春、朱昕鑫編寫;第5章地表水熱能勘查評價與利用,由於湲、李翔、鄭佳、李娟編寫;第6章淺層地熱能地下換熱繫統設計,由李翔、邢罡、孫志亮、李國際編寫;第7章淺層地熱能地下換熱繫統施工,由李寧波、楊俊偉、梅新忠、李方震、楊金嶺、李國際、孫志亮編寫;第8章淺層地熱能開發利用的繫統監測,由郭艷春、黃堅、王哲、於湲、王洋、劉冰、朱昕鑫、李富、王任博編寫;第9章淺層地熱能應用地溫場時空演化數值模擬研究,由於湲、劉愛華、寇利、齊志安、鄭佳編寫;第十章淺層地熱能開發利用繫統運行評價,由鄭佳、郭艷春、李富、賈子龍、李翔、梁桂星、項悅鑫編寫;第十一章地下換熱繫統換熱影響因素,由鄭佳、李娟、劉愛華、杜境然、於湲、梁桂星編寫;第十二章淺層地熱能未來發展方向與展望,由李寧波、李翔、楊俊偉、王立志編寫。李寧波、楊俊偉負責全書的統稿、修改定稿。 
本書編寫過程中,多家單位和個人提供過大量資料、建議和幫助,在此作者一並表示誠摯的謝意! 
李寧波 
2022年1月