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随着经济社会的发展，可再生能源被时代赋予了新的使命。2015年12月12日在第21届联合国气候变化大会上通过的《巴黎协定》将世界所有国家都纳入了呵护地球生态、确保人类发展的命运共同体当中，推动了各方以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动，积极向绿色可持续的增长方式转型和发展。
我国在《巴黎协定》中提出了自主贡献的目标，二氧化碳排放量在2030年到达峰值并争取尽早达峰，单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。为此，我国正在构建低碳能源体系，同时制定积极措施，推动调整能源结构，实行节能减排，以实际行动为应对全球气候变化做出积极贡献。
我国将生态文明建设作为“十三五”规划重要内容，提出创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念，通过科技创新和体制机制创新，实施优化产业结构、构建低碳能源体系、发展绿色建筑和建立全国碳排放交易市场等一系列政策措施，形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。大力推进生态环境保护，建设“美丽中国”，是我们需要肩负的新的历史责任。
众所周知，作为化石能源的石油、煤、天然气燃烧后会产生CO 2 ，从而导致温室效应。而在我国的一次能源消费中，化石能源尤其是煤炭占据了主导地位，清洁能源消费占比在持续提升。2016年，中华人民共和国国家发展和改革委员会（以下简称“国家发改委”）、国家能源局联合印发了《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》，明确到2020年，煤炭消费比重进一步降低，清洁能源成为能源增量主体，能源结构调整取得明显进展，非化石能源占比15%。
2018年4月2日，中央财经委员会第一次会议指出要打赢蓝天保卫战，要调整能源结构，减少煤炭消费，增加清洁能源使用。据2019年1月21日生态环境部召开的新闻发布会上的信息，由于对重点区域实施的煤炭消费总量控制政策，2018年国内煤炭占一次能源消费比例首次低于60%，非化石能源和天然气消费量明显提升。我国能源结构正由煤炭为主向多元化转变，能源发展动力正由传统能源增长向清洁新能源增长转变。
传统意义上的清洁能源即绿色能源，指的是对环境友好的能源，其环保，排放少，污染程度小，包括核能和可再生能源。随着能源需求不断增长和节能减排日益受重视，清洁能源的推广应用已成必然趋势。因此，地热能、风能、太阳能等可再生能源的开发利用，日益受到许多国家及地方的重视。
在我国，建筑、工业和交通是能源使用的三大主力行业，其中以建筑行业的节能潜力最大。目前我国城镇建筑运行能耗占社会总能耗的20%～22%。建筑供暖制冷和热水系统占建筑能耗的比例约为60%。随着城镇化进程的加快，我国建筑规模一直保持着高速增长的态势，这必然导致大量的能源消耗和碳排放。因此，控制建筑能耗、减少碳排放已经成为节能减排的重要途径，我国节能减排任务艰巨。
《中华人民共和国可再生能源法》于2006年1月1日起正式施行，相关规划、鼓励扶持政策也相继出台。可再生能源在建筑中应用是实现建筑节能的主要途径之一。虽然在国家的政策支持下，风能、太阳能利用各种技术在逐步推广和应用，但限于地理条件，还有大部分地区的推广和应用存在局限性。浅层地热能凭借其清洁环保、可就地取材、运行稳定等优势，将被重新“唤醒”，具有重要的战略地位。浅层地热能作为建筑供暖（制冷）节能领域的“主力军”，将在建筑供暖（制冷）、节能减排工作中发挥重要作用。
2016年，党中央提出了推进北方地区冬季清洁取暖的重要战略部署，对保障人民群众温暖过冬、改善大气环境具有重要现实意义。2017年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部等部门印发了《关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见》，在可再生能源资源富集的地区，鼓励优先利用可再生能源等清洁能源，满足取暖需求，将地热能等可再生能源供暖作为城乡能源规划的重要内容，重点推进。2017年12月，国家发改委等十部委联合印发了《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021年）》，指出坚持清洁替代，减少大气污染物的排放；到2021年，北方地区清洁取暖率达到70%。同月，国家发改委、原中华人民共和国国土资源部（以下简称“原国土资源部”）等部门联合印发了《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》，指出要因地制宜开发利用浅层地热能。相关地区要充分考虑本地区经济发展水平，区域用能结构，地理、地质与水文条件等，结合地方供热（冷）需求，对现有非清洁燃煤供暖适宜用浅层地热能替代的，应尽快完成替代；对集中供暖无法覆盖的城乡接合部等区域，在适宜发展浅层地热能供暖的情况下，积极发展浅层地热能供暖。一系列政策的密集出台实施将极大促进浅层地热能的开发利用。
作为可再生能源家族中重要一员的浅层地热能，除了具有清洁、高效、可再生、储量大的特点外，以其分布广泛、就地取材、冷热双供的独特优势占据清洁供暖制冷的重要地位。对浅层地热能合理开发利用既节约资源又保护环境，将会在生态文明建设中发挥显著作用。当前，随着绿色发展理念的提出、国家首个地热能开发利用“十三五”规划的发布实施、北方清洁取暖战略的部署及北京城市副中心、北京大兴国际机场等大型项目的示范引领作用，浅层地热能受到各级政府、相关建设单位越来越多的重视。各类指导意见、规划、鼓励政策密集出台，为我国的浅层地热能产业描绘了一幅美好的发展蓝图。相关地质勘查单位也凭借地质专业优势顺机调整业务布局，将浅层地热能的开发利用作为重点工作加以扩展。
我国浅层地热能利用起步于20世纪末，2000年利用浅层地热能供暖（制冷）建筑面积仅为10万平方米，伴随绿色奥运、节能减排和应对气候变化行动，浅层地热能利用进入快速发展阶段，如图1-1所示。近年来，全国浅层地热能应用面积不断增加，据中国地质调查局发布的《中国地热能发展报告（2018）》白皮书统计，截至2017年年底，我国年利用浅层地热能折合1900万吨标准煤，实现供暖制冷建筑服务面积超过5亿平方米，包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区，其中京津冀开发利用规模最大 [1] 。同时正逐渐向中部、西部、南方地区特别是水系丰富的夏热冬冷地区快速发展。北京城市副中心、北京大兴国际机场等一批国家重大建设项目采用以浅层地热能为主，解决建筑供暖（制冷），无疑是对浅层地热能开发利用技术的肯定，同时也展现出在规模化应用方面的优势——高效、节能、环保。
图1-1 我国浅层地热能应用面积统计图
浅层地热能（亦称浅层地温能）是一种可再生的新型环保的能源资源，其高效开发利用主要取决于地下地质、水文地质情况，因此勘查评价是科学开发利用的基础。以北京经验为基础，全国浅层地热能区域勘查评价工作基本摸清了主要城市资源潜力状况，为后续合理开发利用和保护提供了科学依据，对全国行业总的发展适宜性给出了指导意见。但在浅层地热能赋存条件千差万别、地下岩土体的物理性质各向异性加之地下水热对流的影响下，其在开发利用过程中热能的利用效率复杂多样，仍存在着若干地质问题或模糊认识。
（1）针对浅层地热能的属性（也可以说是来源），有人质疑：存不存在浅层地热能？浅层地热能会不会只是地下储能体？浅层地热能的属性是什么？
（2）针对不同地质条件下浅层地热能的迁移转化（热能的传导、对流）规律，有人觉得：浅层地热能只是简单地给热泵机组提供热源和冷汇，不用研究浅层地热能迁移转化动态变化规律。
（3）针对浅层地热能的恢复规律（再生速率），有人质疑：由于个别工程存在冷、热堆积，浅层地热能开发利用不可持续，其开发利用地域受限于华北等地区吗？
（4）针对浅层地热能开发模式简单化，地下工程实施不规范，项目运行效果不理想，有人认为：具有安装资质的队伍买来热泵安装就行，无须重视地下资源与需求匹配的重要性。
这些问题概括起来都属于浅层地热能属性特征的研究范畴。因此，以摸清资源条件为前提，进行科学合理的设计、规范的地下换热系统施工、地质环境的监测和评价、新技术新方法的创新等，将对浅层地热能事业科学、高效、可持续地发展提供有力保障。本书旨在通过大量的工程实践、监测和试验研究成果对以上问题给出相应观点。