浅层地温能资源量分为浅层热容量和可换热功率。
反映静态资源量的热容量是指地表以下一定深度范围内的岩土体和地下水中每度温差所蕴藏的热量,其计算方法主要有体积法和类比法。在潜水位以上为包气带,其下为含水层和相对隔水层,也称为饱水带。岩土体热量储存于岩土颗粒和空隙中,包气带的岩土空隙中充填的是空气和水,饱水带空隙中则充满了水。体积法分别计算其热容量,并进行累加,即为评价区总的热容量;类比法是根据已有结果,类比计算浅层地温能资源条件相似地区的热容量。其评价思路见图1-2。
图1-2 热容量评价思路框架图
可换热功率是指采用一定的换热方式从岩土体中单位时间可提取的热量。它不仅受岩土体自身特性的影响,还与开采利用方式密切相关。地下水热泵系统通过抽取地下水交换热量后再回灌到地下,利用热对流方式开发浅层地温能,可开采资源量与抽灌井的数量、单井出水量相关;地埋管地源热泵系统通过热泵机组与地埋管换热器之间的循环液与岩土换热,利用热传导方式开发浅层地温能,可开采资源量与换热孔的数量、单孔换热能力相关。所以,浅层地温能的可换热功率在地下水热泵系统适宜区和地埋管热泵系统适宜区的计算方法不同,前者采用地下水量折算法,后者采用换热量现场测试法。其评价框架见图1-3。
浅层地温能资源评价的参数体系主要包括基础参数、测试参数及计算参数等。根据浅层地温能资源评价体系,在评价计算浅层地温能热容量和可换热功率时需要确定的参数见表1-1。这些参数的代表性和准确性,尤其是基础地质参数和岩土热物理性质参数,直接影响到资源量的评价和开发利用工程的应用效果。
图1-3 可换热功率评价框架图
表1-1 浅层地温能资源评价参数体系表