河北探索利用浅层地热资源推进农村绿色采暖，夏天向地下蓄热，冬天从地底取热——

　　清洁取暖，向地下要“热”力

　　4月27日，晋州市东里庄镇安家庄村，村民擦拭家中的分体式地源热泵系统室内机。 河北日报记者 常方圆摄

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　　夏天向地下蓄热，冬天从地底取热，这种夏储冬用的浅层地热利用模式，不烧煤不冒烟，供暖舒适高效，还省钱省心。如今，这一绿色采暖方式正受到越来越多农民的认可，悄然改变着河北农村冬季清洁取暖的格局。

　　“双碳”背景下，河北大范围实施农村清洁取暖工程，但如何让农村清洁取暖更经济可持续，仍是一道现实考题。

　　河北“十五五”规划《纲要》提出，科学有序利用地热能，推进地热供暖、制冷、种养殖及医疗康养等开发。

　　利用浅层地热资源破解农村清洁取暖难题，优势在哪儿？难点在哪儿？前景如何？近日，记者走访河北多地，深入农户、企业和科研院所，对此展开调查。

　　5月19日，河北博纳德能源科技有限公司顺德生产基地，工人在分体式地源热泵机组设备生产线上作业。 文 彬摄

　　算好农户省钱小账，更算清节能环保大账

　　4月27日午后，晋州市东卓宿镇东卓宿村，村民赵进强家正在安装分体式地源热泵系统，小院里钻机轰鸣着向地下钻孔。

　　“村里很多人家现在都用这个，冬天屋里暖和，夏天能当空调，而且还不费电。”赵进强说。

　　这种地源热泵系统能对房屋供暖和制冷，是利用了浅层地热资源。

　　“在我国北方地区，浅层地温常年保持在15摄氏度左右。通过打井，我们将地热采集器置于地下100米左右，采集地热能并利用其供暖和制冷。”现场施工负责人、河北博纳德能源科技有限公司（以下简称“博纳德”）技术人员刘津介绍。

　　依托河北工业大学等13所高校的科研力量，博纳德研发的分体式地源热泵，成为国内首个利用浅层地热资源实现分户式供暖制冷的一体化系统。早在2017年，晋州市率先开展农村“电代煤”分体式地源热泵清洁取暖试点，累计完成5万余户清洁取暖改造。该试点项目入选国家可再生能源供暖典型案例，先进经验在全国推广。

　　走进晋州市东里庄镇安家庄村，在村委会主任安月军家，记者看到，客厅和两间卧室内共安装了3台地源热泵室内机，外观与家用壁挂空调相似。

　　“用起来也和普通空调一样简单，用遥控器开关、设定温度。冬天我们设成20摄氏度，开机10分钟左右屋里就暖和了。”安月军说，这种随用随开的使用方式，比以往烧煤取暖方便很多。

　　窗外，安月军家的小院被收拾得清爽利落，砖石地面干净规整，院角还留出一方土地，几株月季正开得艳丽。

　　“以前烧煤取暖可不是这样，一到冬天院子里就堆满煤块，又占地方又落灰。采暖锅炉装在屋里，常年烧煤排烟，墙面熏得黑乎乎，擦都擦不干净。”安月军说，烧煤取暖效果也不如现在好，晚上睡前烧得挺热，早上就凉了，天不亮还得冒着冷气起来添煤块、清炉渣。哪像现在，遥控器一按，暖和一晚上。

　　不仅干净、方便、暖和，地热取暖还省钱实惠。

　　“过去一个冬天我家至少要烧三四吨煤，买煤得花3000元左右。用上地源热泵，一个采暖季电费算下来不到2000元。”安月军说。

　　安月军算的是自家冷暖开支的小账。但这背后，还有一笔节能环保的生态发展大账。

　　“双碳”背景下，河北大范围实施农村清洁取暖工程，多年来散煤治理成效明显，但如何让农村清洁取暖更经济可持续，仍是一道现实考题。

　　“河北浅层地热资源储量丰富，就像一个容量巨大的地下‘暖宝宝’。规模化开发利用浅层地热能，是推进清洁能源替代、构建清洁高效多元农村供暖体系的重要抓手。”中国地质学会地热开发利用技术创新基地副主任、河北工业大学教授王华军表示，在各类可再生能源中，只有地热可作为基础能源，稳定性和能源利用效率极高。

　　利用浅层地热进行农村清洁供暖，优势在哪里？王华军从节能的角度给我们算了一笔账。

　　传统燃气炉靠燃烧天然气加热取暖，热效率平均约85%；散煤燃烧热效率更低，约50%至60%。而地源热泵系统能效比通常在2.5到3之间，能源利用率在250%以上。

　　“也就是说，燃气炉烧出热量，1份燃气只能转化0.85份热能，能量损耗了一部分。地源热泵不靠电直接产热，而是用电把地下蕴藏的热量‘搬运’到屋里，用1度电就能从地下搬来2.5到3份热能，相当于花一份钱，得到两份半到三份的回报。”王华军解释。

　　传统散煤锅炉污染严重，天然气虽然比煤炭清洁，但仍是化石能源，不可再生，且受国际气价波动影响较大，用气成本居高不下。而浅层地热能可循环再生，不排烟、不费水、不耗气，就地取用，对农村民居冷暖调节具有先天适配性。

　　河北“十五五”规划《纲要》提出，科学有序利用地热能，推进地热供暖、制冷、种养殖及医疗康养等开发，促进地热资源多元化利用。

　　“对农村来说，清洁取暖不能只干净，还要经济可持续，浅层地热恰好满足了农村采暖多重需求。”王华军说，与河北浅层地热巨大的资源储量相比，目前的开发利用还相对缓慢，未来发展前景十分广阔。

　　5月13日，河北博纳德能源科技有限公司地源热泵研发实验室，研发人员正在测试新产品。河北日报记者 常方圆摄

　　从实验室到农家院，从政府“推着走”到农民“主动选”

　　依托地下常年恒定的温度，利用少量电能作为动力，夏天向地下“放”热，冬天从地下“取”热，夏储冬用。地源热泵原理并不复杂，且早已在城市集中供暖制冷领域有所应用，技术成熟。

　　然而，农村民居建筑保温性能偏弱，农户采暖预算有限，多重现实难题制约着浅层地热规模化进村入户。唯有开发一种适配农房户型、操作简易、高性价比的地热冷暖设备，才能真正让农民用得起、用得好、用得久。

　　赵进强家正在安装的“地源睿宝”，是博纳德地源热泵的第五代产品，一套系统打1个井，配1台室外机和3台室内机，可以满足百余平方米农房的冷暖需求。

　　“全套装下来花了一万元出头，价格和三台普通壁挂空调差不多，但使用地源热泵电费更省，用个两三年就能把安装的钱省出来，我们都能接受。”赵进强说。

　　而安月军家在2017年安装的“地源睿宝”，还是“一拖一”的初代产品，3间屋子打了3个井，安装了3台室外机和3台室内机，安装成本超4万元，当时费用大部分依赖政府补贴。

　　从“一拖一”到“一拖三”，技术迭代推动成本大幅降低，也让浅层地热利用从政府“推着走”逐渐变为农民“主动选”。

　　“我们已在石家庄、邢台、邯郸、张家口等河北多地，推广11万余套分体式地源热泵，农户自主采购比例越来越高。”博纳德董事长刘爱强介绍，仅今年以来，企业已销售3000余套分体式地源热泵，全部为农户自发采购。

　　目前，博纳德研发的分体式地源热泵已获40余项国家专利。刘爱强说，系统采用高性能柔性压缩机、变频控制以及高效换热技术，将注满水的密闭式地热采集器置于地下，通过电能驱动水流，将地热传送给集热装置，并通过热泵机组加温产生热能，或通过压缩机制冷产生冷气。

　　从“一拖一”到“一拖三”，三个室内机同步运行，核心技术难点在于热量精准均衡分配。一台室外机统筹三个房间温度，智能控制系统必须像个聪明的管家，精准调控冷媒流量，按需分配热量，不多不少，互不干扰。

　　整套智能控制系统涉及上百个运行参数，其精准度与稳定性直接关系用户体验与节能效果。为此，博纳德研发团队进行8年技术攻关，持续优化核心控制系统。

　　5月13日，走进博纳德地源热泵研发实验室，“一拖多”的新一代产品正在接受测试。作为国家级实验室，这里配备的大型试验装置可模拟实际工况，实时监测机组功率、能效比等数据，为新产品研发提供数据支撑。

　　“每一款新品都要在实验室历经数月严苛测试，而这只是开始。实验室模拟不出来的，还要去用户现场解决。”刘爱强说，针对典型问题，研发团队会深入农户家中实地调试，为了一个细节问题，反复优化程序算法，保障系统设备在各种使用场景下都能平稳高效运行。

　　从实验室到农家院的反复打磨，让精准控制从理论变成真正可靠的产品能力。如今，“一拖三”的“地源睿宝”额定功率仅为1.9千瓦，耗电量相当于一个家用热水壶，在提升节能效能的同时，大幅降低了农户用电成本。

　　科技创新的脚步一刻不停。

　　“技术团队还在不断挖掘节能潜力。”刘爱强说，新一代产品将引入人工智能等新技术，通过人体感应智能识别室内人员活动范围，在无人时自动进入低功耗模式或关机，打造全时段智慧低碳冷暖生活。

　　突破设备研发瓶颈后，钻井施工成为关乎成本与节能的重要环节。钻井深度、孔径大小、回填工艺等，都直接影响取热效果和设备使用寿命。

　　地层结构错综复杂又存在区域性差异，地热深埋地下，看不见摸不着。在规模较大的地源热泵集中供热项目中，一般可通过勘察孔获取地质数据。但在农村分布式场景中，这样的做法会大幅增加成本。

　　精准摸清地热家底，成为浅层地热资源规模化应用的基础。

　　2009年，《河北省重点城市浅层地热能评价与开发利用规划》完成，初步查明全省浅层地热能分布特点、赋存条件以及开发利用条件。此后，我省相关部门又分别在全省、重点城市及部分县城完成多次浅层地热能调查评价工作，为浅层地热资源合理开发利用提供了依据。

　　地热资源勘查日趋完善，核心应用技术不断突破，行业标准随之顺势落地。

　　2025年，由博纳德与河北工业大学等单位共同编制的分布式地源热泵相关行业标准正式实施。这一标准首次针对农村清洁取暖应用场景，对地埋管地源热泵系统各项工程技术细节做了规范。

　　从单一村庄试点先行，到标准化模式复制推广，河北农村浅层地热取暖走出一条可落地可普及的新路径。

　　“有了标准护航，浅层地热这一绿色暖源，将加速惠及更多乡村百姓。”刘爱强说。

　　5月13日，河北博纳德能源科技有限公司云控制中心，工作人员展示企业数字管理平台。 河北日报记者 常方圆摄

　　拓展更多应用场景，“地热+”向寒区迈进

　　平原农村的地热取暖成效明显，但这套绿色采暖方案到了高寒地区还能发挥作用吗？

　　在张北县油篓沟镇兴隆村，安装地源热泵系统的农户，屋顶上多出了六块太阳能板。

　　“这些是PVT（光伏光热一体化）组件，不仅能发电还能集热，是我们‘地源热泵+太阳能’清洁热源系统的重要组件。”河北工大科雅能源科技集团股份有限公司（以下简称“工大科雅”）技术工程师郭银贝说，六块太阳能板作用并不相同，其中四块主要集热，另外两块集热同时能发电。

　　光照充足时，系统优先利用太阳能的热量给室内供热，而在太阳能不足时，则由地源热泵启动兜底供暖模式，两种清洁能源优势互补、互为备用，解决了单一能源在极寒条件下保障不足的难题。同时，PVT组件产生的绿电，可为地热系统运转供给电量，进一步压缩整体采暖用电成本。

　　张北坝上冬季漫长严寒，最低温度接近零下40摄氏度，全年采暖周期长达6个月。与平原地区不同，当地山间盆地地层坚硬，岩层致密、硬度高，施工难度大、造价高。此外，张北夏季气候凉爽，没有制冷需求。不利因素叠加，平原地区夏储冬用地热取暖模式在这里难以直接照搬。

　　立足张北地区丰富的太阳能资源，工大科雅联合博纳德创新提出“地源热泵+太阳能”模式，为坝上高寒地区量身打造出一套切实可行的采暖方案。

　　“新系统第一年推广时，有村民担心取暖效果不如烧煤，因此还储备了燃煤，结果都没用上。室内调到21摄氏度左右，屋里就特别暖和了。”兴隆村党支部书记秦晓飞说，2024年全村32户完成了首批地热清洁取暖改造，每户冬季采暖开支从烧煤时的两三千元降至一千元出头，实实在在的效果得到了村民认可。2025年，村里又有51户村民主动完成了改造。

　　“针对坝上地区独特地质条件和村民用能习惯，我们进行了多项技术创新。”郭银贝介绍，不同于平原地区常用的百米深单井模式，张北地区设计了集热井群方案，每户打3至4口45米至60米的浅井，降低施工成本的同时，可保证换热效率的稳定。此外，还创新推行跨季节储热技术，在非采暖季利用PVT组件集热储存至地下，充分利用当地丰富的太阳能资源，有效维持地热资源的采补平衡，确保年年冬天都有热可取。

　　这种“地热+”模式，为浅层地热应用向寒区迈进开辟了可行路径。王华军表示，扩大浅层地热的应用规模，意味着能源利用区域性、融合性更强，难度更大。因此要把“地质图”与“需求表”叠在一起考量，因地制宜优化技术方案，不断创新技术与管理模式，构建绿色低碳、高效多元的农村清洁取暖新格局。

　　刘爱强同样认为，“地热+”的复合能源将成为未来建筑供热制冷的重要形式。经过不断的技术升级，他们研发的分体式地源热泵已从河北走向宁夏、新疆等地区，经受住了不同气候与地质条件的考验。去年，产品还成功出口到了欧洲市场。

　　从解决单一民居取暖到赋能千行百业，浅层地热应用范围持续拓展。

　　刘爱强告诉记者，他们正在研发将浅层地热应用于农业种植养殖、工业制冷等领域的新技术，未来要从清洁取暖走向清洁用能，为绿色低碳发展注入持久动力。（河北日报记者 常方圆 姜 艳）