浅层地热监测监测目的与核心意义
更新时间：2025-11-19
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在全球应对气候变化、推动能源结构转型的大背景下，浅层地热能（Shallow Geothermal Energy）——指地表以下200米以内岩土体、地下水和地表水中蕴藏的低温热能（温度通常低于25℃）——因其可再生、分布广、清洁低碳、利用效率高等优势，成为建筑供暖制冷领域潜力的可再生能源之一。地源热泵系统通过埋设于地下的换热器与岩土进行热交换，冬季取热、夏季排热，实现建筑节能率30%–60%。然而，若缺乏科学规划与长期监测，大规模无序开发可能导致地下热失衡、水文地质扰动甚至地面沉降。因此，浅层地热监测作为保障系统高效、安全、可持续运行的关键技术手段，被誉为绿色能源开发的“地下哨兵”。
一、监测目的与核心意义
浅层地热监测并非简单数据采集，而是对地热系统运行状态与地质环境响应的动态评估与预警机制，其核心目标包括：
1.验证系统性能：评估实际换热量是否达到设计值，优化运行策略；
2.防止热堆积/冷堆积：长期单向取热或排热会导致地下温度场畸变，降低系统效率；
3.保护水文地质环境：避免地下水温异常升高影响生态，或引发含水层污染；
4.支撑科学规划：为区域地热承载力评估与项目布局提供数据基础；
5.满足法规要求：多地已出台规定，要求大型地源热泵项目必须安装在线监测系统。
二、监测内容与关键技术
一套完整的浅层地热监测系统通常涵盖以下维度：
1.地下温度场监测
测温点布设：在换热孔周边不同深度（如10m、30m、60m、100m）及径向距离（1m、3m、5m）埋设PT100或光纤光栅温度传感器；
分布式光纤测温（DTS）：利用拉曼散射原理，一根光纤即可实现沿程连续测温（空间分辨率1m，精度±0.1℃），精准捕捉热影响范围；
长期观测：至少覆盖一个完整供暖/制冷季，理想为3–5年。
2.水文地质参数监测
地下水位：通过压力式水位计实时记录；
地下水温与水质：监测pH、电导率、溶解氧、主要离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻等），判断是否发生热污染或化学扰动；
渗流速度：采用示踪剂试验或热脉冲法评估地下水流动对热扩散的影响。
3.系统运行参数
热泵机组进出口水温、流量、功率；
换热量（kW）、COP（能效比）；
累计取/排热量（kWh）。
4.岩土热物性原位测试
利用热响应试验（TRT）在项目前期测定岩土平均导热系数、热扩散率，为设计提供依据；
运行后可结合监测数据反演热物性变化，评估长期性能衰减。
三、典型应用场景
1.大型公共建筑群
如机场、医院、学校园区的地源热泵系统，通过监测防止多孔密集布置导致的“热岛效应”。北京大兴国际机场地源热泵区部署了50余个温度监测孔，实现全生命周期管理。
2.城市级浅层地热规划区
雄安新区将浅层地热纳入“地热+”综合能源体系，建立区域监测网络，动态评估资源可持续性。
3.科研示范工程
高校与研究院所通过高密度监测，研究不同回填材料（膨润土vs.石墨基浆料）、U型管间距对换热效率的影响。
4.既有项目效能诊断
浅层地热能是沉睡于我们脚下的绿色宝藏，而监测系统则是唤醒并守护这份宝藏的“地下哨兵”。它以毫厘之间的温度感知，洞察千米之下的能量流动；以持续的数据积累，支撑科学的能源决策。
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