《“綠色”淺層地溫能》及閱讀答案

　　淺層地?zé)崮苡置麥\層地溫能，是指地表以下一定深度范圍內(nèi)(一般為恒溫帶至 200 m 埋深)，溫度低于 25℃，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開發(fā)利用價值的地球內(nèi)部的熱能資源。淺層地?zé)崮苁堑責(zé)豳Y源的一部份，也是一種特殊的礦產(chǎn)資源。小編在此整理了 《“綠色”淺層地溫能》及閱讀答案，快來看看吧!

　　“綠色”淺層地溫能

　?、倌懵犝f過“淺層地溫能”嗎?它是蘊藏在地表以下一定深度(一般小于200米)范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中，一般低于25℃的熱能。淺層地溫能的來源以太陽輻射為主，還有一小部分來自地心熱量。

　?、谖覀兊牡厍蚩梢苑Q得上是一個巨大的熱庫，它的資源量非常豐富，其內(nèi)部的總熱能約為地球儲存的全部煤炭所蘊含能量的1.7億倍，具有經(jīng)濟(jì)價值的淺層地溫能大約是現(xiàn)在全球能源消耗總量的45萬倍。據(jù)專家測算，我國地處北緯30°～42°的許多城市，地下近百米深度內(nèi)，土壤中每年可采集的淺層地溫能能量是目前國內(nèi)發(fā)電裝機(jī)容量的3750倍，地下水中每年可采集的淺層地溫能能量也有2億千瓦。

　　③淺層地溫能是一種清潔無污染的能源。這種能源的開發(fā)利用只需消耗少量的電能，就可以提取大量的能量，也不向大氣排放二氧化碳等氣體，對外界環(huán)境影響極小。由于淺層地溫能資源無處不在，人們可以就近利用，就地取(排)熱，為建筑物供暖或制冷，而地下水的水質(zhì)、水量不發(fā)生任何變化。與傳統(tǒng)能源相比，可節(jié)省大量運輸、傳輸和存放成本。

　?、芸梢姡瑴\層地溫能具有眾多的優(yōu)點，開發(fā)利用淺層地溫能已是社會發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)在的問題是，我們該如何利用這種比人類體溫還要低很多的能源呢?科技人員采用了“熱泵”原理?！盁岜谩焙汀八谩鳖愃啤４蠹沂煜ぁ八谩卑?，它是一種利用管道將水從低位抽到高位的機(jī)械，只不過“熱泵”傳遞的是熱能。我們居住的室內(nèi)環(huán)境和地層土壤中的溫度一般情況下具有一定的溫差。冬季時，我們利用熱泵可以把地下的熱能“抽”出來，供給室內(nèi)采暖;夏季時，再把室內(nèi)的熱能“取”出來，排放到地下儲存起來。這樣，可以通過自然和人工等補給方式，保持地溫能量的動態(tài)平衡，使淺層地溫能得以長期循環(huán)利用。無論是冬季還是夏季，水都是傳遞熱能的載體，被加熱后以便用來儲存熱量。由于電流只是用來傳熱，而不是用來產(chǎn)生熱，因此熱泵只需消耗較少的能量便可以提供較多的能量，通常情況下熱泵每消耗1000瓦的能量，就可以得到4000瓦以上的能量。

　?、轀\層地溫能在過去一直被人們忽視，但隨著地球能源的大量消耗，能源危機(jī)日漸凸現(xiàn)，淺層地溫能的開發(fā)利用將會越來越受到國際社會的重視。

　　(根據(jù)《百科知識》等有關(guān)資料綜合編寫而成)

　　11.從文章內(nèi)容看，“淺層地溫能”有哪幾方面的優(yōu)點?請簡要列舉。(3分)

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　　12.下列說法中不符合文意的一項是( ▲ )(3分)

　　A.淺層地溫能的主要來源是太陽輻射。

　　B.地球內(nèi)部的總熱能約為地球儲存的全部煤炭所蘊含能量的1.7億倍。

　　C.我們居住的室內(nèi)環(huán)境和地層土壤中的溫度通常情況下具有一定的溫差。

　　D.熱泵每消耗1000瓦的能量，就可以得到4000瓦的能量。

　　13.文中第④段介紹“熱泵”時為什么要從“水泵”說起?(2分)

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　　14.閱讀下面材料，結(jié)合文章內(nèi)容，解決問題。(3分)

　　材料：據(jù)報道，上海世博會的世博軸安裝的空調(diào)系統(tǒng)與眾不同，它在世博軸樁基下面埋藏了700千米長的塑料管道。這些管道是“熱泵”的一部分。

　　問題：世博軸安裝的空調(diào)系統(tǒng)是如何利用淺層地溫能的?

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　　參考答案：

　　11. ①資源量豐富 ②可就近利用，成本低 ③清潔無污染 ④可循環(huán)利用 (3分，每點1分，寫出其中三點即可)

　　12.D(3分)

　　13.以人們熟悉的事物通俗易懂地說明“熱泵”的工作原理。(2分，意思符合即可)

　　14.①世博軸樁基下面埋藏的管道是“熱泵”的一部分②使用“熱泵”傳遞淺層地溫能，實現(xiàn)冬暖夏涼的效果 ③通過管道中的水傳遞熱能，儲存熱量(3分，答出一點得2分，答出兩點即可，意思符合即可)

　　獨特地?zé)豳Y源——淺層地溫能

　　在我國，冬季主要的傳統(tǒng)供熱源有：煤、天然氣和電。但隨著近些年人們對空氣污染問題關(guān)注度的不斷攀升，煤炭也逐漸從昔日的“能源之星”變成了大家討伐污染源的眾矢之的，有人甚至把煤炭和霧霾畫上了等號。

　　那些年，“霧霾”和“煤炭”的相愛相殺

　　正因如此，被打上“清潔能源”標(biāo)簽的天然氣一躍成為大家心目中的環(huán)保英雄。不過2017年世界各地接連爆出的由于天然氣短缺而導(dǎo)致的“氣荒事件”也從側(cè)面再一次提醒了我們天然氣能源用一點就少一點的不可再生屬性，勢必要取之有度。

　　2017年12月12日，全歐洲最大的天然氣輸氣管道發(fā)生爆炸，英國、意大利等多個國家進(jìn)入“緊急狀態(tài)”，民眾過冬面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。彼時，倫敦天然氣期貨(下月交割)價格猛漲23%。

　　再來說說電，用電取暖也是一種環(huán)保方式，比如目前普及率較高的空調(diào)，但它最大的弊端就在于價格相對昂貴，對于部分用戶似乎并不是一個好的選擇。這么看來，各種供熱方式都有相應(yīng)的扣分項，難道我們就真的沒有別的選擇了嗎?學(xué)姐認(rèn)為，人類社會發(fā)展到今天，沒有什么是科學(xué)解決不了的，如果有，那說明我們在科學(xué)的道路上還可以走得更遠(yuǎn)。針對集環(huán)保和價格因素于一體的供暖問題，“淺層地溫能”也許是個不錯的選擇。

　　對于大部分人來說，淺層地溫能還是相對陌生的名詞，但若提到地?zé)岚l(fā)電、溫泉洗浴，是不是會熟悉一些呢。其實，淺層地溫能也是地?zé)豳Y源的一種，它是指蘊藏在地表以下一定深度(一般小于 200m)范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中具有開發(fā)利用價值的熱能。它的成因使得它成為了一種集太陽能、地?zé)崮?、蓄能三種屬性于一身的獨特地?zé)豳Y源。

　　地?zé)豳Y源具有廣闊的應(yīng)用前景

　　它獨特在哪呢?首先，它接受太陽的“福澤”：地表以下約15米、20米的范圍內(nèi)會受到太陽輻射的影響，溫度也隨著日光的照射而發(fā)生周期性變化，越接近地表，溫度與環(huán)境氣溫越接近。其次，它接受地球內(nèi)熱的“洗禮”：地球內(nèi)部蘊含著巨大的地?zé)崮?，這些能量通過火山爆發(fā)等熱傳導(dǎo)的方式不斷向地表傳達(dá)。有趣的是，它還具有一定的蓄冷或蓄熱能力，可以利用熱泵技術(shù)(將低溫物體中的熱能傳送到高溫物體中，然后用高溫物體來加熱或采暖，使熱量得到充分利用。)向地下巖土體中提取或釋放熱量。

　　而且，與煤炭、天然氣和電力等能源不同，它具有近乎全方位的天然優(yōu)勢：

　　1.基本不受地域限制。從地質(zhì)學(xué)角度講，世界各地都可以使用淺層地溫能。(但受限于不同地區(qū)的具體條件因素，對其開發(fā)利用效率不能一概而論。例如，有研究表明，相較于我國南部和北部城市，我國中部地區(qū)城市是地溫能資源能夠發(fā)揮最大作用的地區(qū)。)

　　2.儲量大。與石油能源在世界各地分布不均不同，淺層地?zé)崮苁恰安惶舻貎骸钡模驗樗谴嬖谟诘乇硪韵虏怀^200米左右的能源，換句話說，理論上來講，我們腳下的每一寸土地都是淺層地?zé)崮艿摹凹摇薄?/p>

　　3.無污染。因為淺層地溫能是取之于“地”，用之于“地”，而且可循環(huán)使用，因此是理想的“綠色環(huán)保的可再生能源”。

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　　► 能源利用“助推器”——地緣熱泵技術(shù)

　　面對大自然賜予的如此寶物，我們在欣喜若狂的同時也應(yīng)該認(rèn)真思考如何更好地利用它，而淺層地溫能的利用主要是通過地源熱泵技術(shù)得以實現(xiàn)，它完美解決了大地和建筑室內(nèi)之間能量轉(zhuǎn)移的問題，在我國已經(jīng)發(fā)展了30年左右。在冬天，地源熱泵系統(tǒng)處于制熱狀態(tài)，將土壤或水源中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖。而到了夏天，系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)，能量傳輸?shù)倪^程也恰恰相反，系統(tǒng)把室內(nèi)的熱量“取”出后，釋放到土壤或水源中，室內(nèi)即獲得了涼爽，而地下獲得的能量將在冬季得到利用。如此周而復(fù)始，建筑物和大自然逐步融為一體，我們也就以最小的代價獲取了最舒適的生活環(huán)境。其實它的工作原理與家用電冰箱相同，只不過電冰箱是單向的，而地源熱泵是雙向的。

　　具體來說，這項技術(shù)的取熱和排熱過程都在地下進(jìn)行，技術(shù)人員通過鉆孔或打井的方式將換熱器放置在地下，用于能量提取，能量提取完成后，通過熱泵機(jī)組對其進(jìn)行能量置換，最后經(jīng)末端系統(tǒng)輸入到建筑中。整個能量交換的過程都是在恒溫狀態(tài)下進(jìn)行的，與在空氣中進(jìn)行能量交換的普通空調(diào)相比會更加節(jié)能。更令人欣喜的是，經(jīng)過十多年發(fā)展，我國已經(jīng)克服了淺層地溫能供暖制冷的成本障礙，也就是說它不再是普通人遙不可及的昂貴資源，已經(jīng)逐步走起了親民和普惠的路線。

　　據(jù)2017年國土資源部地質(zhì)調(diào)查局最新調(diào)查結(jié)果顯示，我國可用于供暖制冷的淺層地溫能的可開采資源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤可達(dá)7億噸。這可不是一個小的數(shù)字，它相當(dāng)于目前全國用于供暖制冷總能源消耗的60%以上。起初，學(xué)姐被這組龐大的數(shù)字驚到了，也為我國的地質(zhì)資源儲量倍感自豪。然而隨后看到的另一個數(shù)字卻立刻讓學(xué)姐立刻冷靜了下來：我國地?zé)豳Y源條件雖然相對較好，但開發(fā)程度卻很低，在能源結(jié)構(gòu)中比例還不到1%。這說明，我國的地質(zhì)條件雖然較為優(yōu)越，但如何科學(xué)有效地開發(fā)利用還需要進(jìn)一步的探索與實踐。

　　截至2015年底，我國年利用淺層地溫能進(jìn)行建筑物供暖制冷的面積約為3.92億平方米，其中京津冀8500萬平方米，約占全國的20%，是我國淺層地溫能開發(fā)程度最高，建筑物供暖制冷面積最大的地區(qū)。樂觀來看，淺層地溫能在我國具有非常巨大的應(yīng)用潛力，如果能夠?qū)ζ涑浞珠_發(fā)利用，能夠有效改善我國能源結(jié)構(gòu)，這對我國的可持續(xù)發(fā)展是個絕對有利的因素。

　　► 能源翹楚，指日可待

　　相較于傳統(tǒng)能源，淺層地溫能在能源大家族中還是一個較新的面孔，不過我國相關(guān)技術(shù)人員也已對其開展了近20年的研究和應(yīng)用實踐，并取得了值得肯定的成績。專家認(rèn)為，從目前的技術(shù)成熟度、相關(guān)設(shè)計水平，以及施工能力等方面來看，我國已經(jīng)進(jìn)入了可滿足全國大面積推廣淺層地溫能及熱泵系統(tǒng)需求的階段。

　　按照《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，至 2020 年我國淺層地溫能的建筑物應(yīng)用面積將比“十二五”末期增加 7.26 億平方米，達(dá)到 11.2 億平方米，我國淺層地溫能的開發(fā)利用將迎來發(fā)展黃金時代(詳見下圖)。按照計劃，到2020年，全國地溫能年利用量將到達(dá)7000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

　　北京地區(qū)地下150米以內(nèi)的地溫常年保持在15°左右，目前利用地?zé)峁┡娣e大約為5000萬平米，利用淺層地溫能的大約為4000萬平米。而這只是開始，從遠(yuǎn)景資源來看，北京地區(qū)具有的淺層地溫能資源潛力可供暖面積估算為7.21億平方米。值得期待的是，北京城市副中心、新機(jī)場、2022年冬奧場館、河北雄安新區(qū)建設(shè)，都正在規(guī)?；匾?guī)劃使用地?zé)岷蜏\層地溫能資源。我們不難想象，未來，淺層地溫能的廣泛推廣應(yīng)用在解決大城市冬季采暖導(dǎo)致的空氣污染問題方面一定能夠發(fā)揮自身的價值，讓更多的人真正感受到“來自地殼的溫暖”，實現(xiàn)人與自然的和諧共生。