新華網北京1月28日電(程浩然 記者劉軍)室外寒風凜冽,室內暖意融融。在山東省德州市一處采用新型地熱供暖的小區內,居民家中溫度計穩定指向22℃。這份溫暖,并非來自傳統的鍋爐或空調,而是源于地下深處的清潔能源——地熱所提供。無論室外氣溫如何波動,這份來自地下的溫暖持續而穩定。

圖為山東省地礦局水文二隊1997年打出的山東省首眼供暖用地熱井。新華網程浩然 攝

山東省首眼供暖用地熱井(資料圖)
“很多人覺得地熱供暖就得打井抽水,其實我們已經在用‘不取水’的方式向地球借熱了?!鄙綎|省地礦局第二水文隊總工程師趙季初指著能源站屏幕上實時跳動的數據說道。
向地球“借熱”:一場認知與技術的革新
傳統的水熱型地熱開發利用,需要抽取高溫地下水,利用其熱量后再將冷水廢棄。這個過程不僅存在水資源損耗、熱損失,還可能對地下熱儲結構產生影響。如何既能利用地熱,又不對地下水和地質環境造成干擾,是全球地熱學界持續攻關的課題。
“山東的地熱資源豐富,但分布不均。全省約70%的區域屬于‘有熱無水’或地熱水資源不宜開采的地區,傳統技術在這里難以施展?!壁w季初介紹。瞄準這一瓶頸,山東地礦第二水文隊將技術攻關方向鎖定在了“取熱不取水”的閉式循環換熱技術上。
趙季初用了一個形象的比喻:“可以想象成給地球深處安裝了一根巨大的‘吸熱導管’。我們在鉆孔中植入封閉的換熱器,管內有專用工質液體。它們在井下吸收巖土中的熱量后,通過循環系統被帶到地面,經熱泵機組‘加壓提溫’后,即可送入供暖管網。釋放完熱量的工質液體再返回地下繼續吸熱,整個過程形成一個與地下水完全物理隔離的閉環,不抽取一滴地下水,實現了零取水、零排放。”

圖為“取熱不取水”原理示意圖。新華網程浩然 攝
這項技術的核心突破,在于高效、穩定地從地下巖土體中提取熱量。該團隊創新采用了“單井閉式循環+超長重力熱管”的雙系統設計,并應用梯度換熱與熱泵耦合提溫模式。借助工質的相變與重力自循環特性,系統無需額外耗電驅動井下泵,就能實現熱量的有效傳導?!凹夹g的關鍵,是解決深部換熱效率、長效運行可靠性以及成本控制問題。我們通過材料、工藝和系統設計的反復優化,現在單井的取熱功率和穩定性已能滿足規?;┡枨蟆!壁w季初解釋道。
變“睡”為寶:喚醒地下的資源
“取熱不取水”技術的意義,遠不止于解決“有熱無水”地區的供暖難題,它還為大量“沉睡”的存量資源帶來了新生機。
“許多早期施工的地熱井,或因水溫下降、或因水質變化、或因回灌不暢而廢棄。傳統眼光里,它們失去了價值。但我們的新技術可以對這些廢棄井進行改造,植入換熱系統,讓它‘復活’,重新為供暖出力。”趙季初說。據初步測算,僅山東省內現有的600多眼廢棄地熱井若得以改造,預計可新增供暖面積超1000萬平方米。
此外,這項技術也為中低溫地熱資源的直接利用(非發電)開辟了更廣闊的道路。我國華北地區廣泛分布著埋深在3000米以內、溫度在80℃以下的中低溫地熱資源,其熱能品位雖不足以高效發電,卻是清潔供暖的絕佳來源?!拔覀兊哪繕?,就是讓這些分布廣泛但品位不高的‘普通’地熱,變得‘不普通’,能穩定、經濟地為老百姓的冬天送去溫暖?!壁w季初表示。
前景廣闊:從示范走向規?;?/strong>

圖為德州本地企業利用地熱供暖種植番茄的大棚,每種植季節可節省供暖成本近1500萬元。受訪者供圖
趙季初介紹,目前,這項創新技術已從實驗階段走向示范應用。在德州等地開展的試點項目,歷經多個采暖季的運行驗證,其穩定性、能效比和環保效益得到了充分檢驗。
展望未來,趙季初認為隨著“雙碳”目標的推進和能源結構轉型的深入,地熱供暖將迎來重要發展機遇:“‘取熱不取水’技術為我們打開了一扇新的大門。它不依賴特定水文地質條件,適用性更廣;環境友好,無污染排放;運行穩定,使用壽命長。預計未來在北方清潔供暖領域,特別是城鎮連片供暖和鄉村分布式供暖中,將占據一席之地?!?/p>
趙季初透露,圍繞該技術的專項行業標準正在加速制定中,這將為技術的規范化、規?;茝V奠定堅實基礎。同時,技術的成熟也將帶動從高性能換熱材料、專用管材到智能控制系統等一系列上下游產業鏈的發展。
記者采訪結束時,窗外寒意仍濃,但能源站內機聲平穩。這份來自地球深處的溫暖,正通過科技的橋梁,源源不斷地輸送到千家萬戶。地熱,這份地球最慷慨的饋贈,正在新時代的技術加持下,煥發出更加璀璨的溫暖之光。










