恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專注于淺層地能作為建筑物供熱的替代能源的科研、開發和推廣。致力于原創技術的產業化發展，實現為建筑物無燃燒供熱，大力發展地能熱冷一體化新興產業。
我們常說“地下一定深度對應一定溫度”，說的就是地下各點與溫度的對應關系。為了科學地描述地下的這種特性，我們可以引入溫度場的概念。圖1是某地冬季淺層地下溫度場的情況。
將地下溫度場里溫度相同的點連接起來我們就得到了“等溫線”，等溫線上的各點溫度是相同的。地表面上各點的溫度都等于大氣的溫度，例如是-15℃。因此地表面構成了一條-15℃的等溫線。
如果我們向地下掘進，發現越深的地方溫度越高，當深度達到1米時，溫度可達0℃；深度到30米時，溫度可達15℃。于是我們又得到了地下0℃和15℃的等溫線，以此類推。假如地下的土壤砂石是均勻的，各方向的物理特性相同，那么對應上述溫度的等溫線都是水平的，如圖1中的實線。圖1中的虛線是與等溫線垂直的另一組線，它表明了熱量流動的方向。
設想我們把一個取熱裝置埋在地下一定深度，通過取熱裝置不斷地從地下獲取熱量。在取熱過程中，取熱裝置的表面溫度始終不變且低于周圍土壤砂石的溫度。取熱裝置改變了地下溫度場，如圖2。等溫線不再是水平的了。在靠近取熱裝置的地方，等溫線與取熱裝置的外形相近；在遠離取熱裝置的地方，等溫線又接近水平。
監測取熱裝置周圍地下溫度場的變化對正確設計取熱裝置和確定取熱裝置的間距是很重要的。
圖3是某取熱裝置周圍的某一溫度（例如15℃）的等溫線隨時間變化圖。在取熱裝置工作之前，地下各點的溫度都是15℃。取熱裝置從11月15日開始運行以后，靠近它的區域溫度會降低，形成了熱影響區。圖3的灰色區域就是在12月15日測得的熱影響區。隨著供熱時間增長，上述熱影響區會逐漸擴大。
熱影響區的大小和形狀與地質條件有關，也與取熱裝置的工作方式和運行方式有關。
圖4是恒有源科技發展集團有限公司某單井循環換熱地能采集裝置的熱影響區圖。由于單井換熱以地下水為介質進行換熱，換熱介質直接浸潤地下的泥土，井內外的換熱強度較大，使得熱影響區底部較平坦，形成近似“水桶”的形狀。
恒有源集團最近推出了一種叫“地能熱寶”的產品，它的取熱裝置是全封閉的，與巖土體的換熱只靠取熱裝置表面的傳熱，系統是間斷工作的，圖5是該裝置的熱影響區圖。我們看到，與單井循環相比，“地能熱寶”的熱影響區是靠近取熱裝置的“水瓶”狀。
根據熱影響區的形狀和區內的溫度分布不僅可以較準確地計算取熱裝置的供熱量，還可以幫助我們科學地確定取熱裝置的間距。
兩個取熱裝置如果距離太近，同時工作時會互相影響，使取熱裝置周圍的溫度太低，取熱效率下降。相反地，假如設計取熱裝置的距離太大，又會占用過多的土地，使得技術經濟性下降。所以，正確地確定取熱裝置之間的距離很必要。
在沒有進行地下溫度場監測的情況下，我們只能憑經驗值估算熱影響區的大小，在設計時避免兩個熱影響區重疊。有了地下溫度場監測的數據，我們就可以更準確地確定它。
圖6是兩個“地能熱寶”同時工作的熱影響區圖，我們看到，雖然一個取熱裝置已經進入了另一個取熱裝置的熱影響區內，但由于“地能熱寶”的熱影響區的特殊的形狀，即使它們的熱影響區相互重疊，在兩上取熱裝置共同作用的地方，溫度仍然比較高。據此，我們可以確定，對于“地能熱寶”的取熱裝置，間距可以為2-3m。（作者：恒有源科技發展集團總工程師 孫驥）
來源_《中國地能》
