近日，江蘇省科學技術廳發布了2019年度江蘇省科學技術獎獲獎名單。江蘇省科學技術獎是江蘇省科技領域最高級別的獎項，旨在獎勵在省內科學技術活動中作出突出貢獻的單位和個人。獲獎名單中，南京大學地球科學與工程學院李曉昭教授牽頭項目“淺層地熱能高效可持續開發關鍵技術及應用”獲得2019年度江蘇省科學技術獎一等獎。

南京大學地球科學與工程學院李曉昭教授

2004年以來，在國家自然基金、相關調查規劃、科技攻關、國際合作等項目持續資助下，歷經10余年研究探索，項目主要創新性成果包括：創新的理論、裝備與評估方法，推動資源稟賦精細識別與因地制宜高效開發;解決了能源地下結構理論難題，突破中國城市建筑密集的淺地熱開發制約;研發關鍵技術與開發模式，實現淺層地熱能資源規模化、高效可持續開發。

據悉，該項目成果已成功運用于40余個項目，支撐了多個城市及省域淺層地熱能調查規劃，大型試驗與觀測系統，成為國家與省市調查推廣計劃示范基地。并建立了淺層地熱能開發誘發冷熱堆積等典型效應的試驗觀測基地，主持編制了首部淺層地熱能開發利用地質環境監測規范，研發了預測模擬系統和關鍵調控技術，為淺層地熱能穩定、可持續開發奠定了技術基礎。

本項目成果中大型開/閉式水源熱泵系統開創性技術探索，支撐了多項示范工程和重大項目：大型閉式水源熱泵系統模塊化設計方法與施工技術的成功應用，實現了有限水域規模化冷熱提取，成為住建部示范項目。機組改進+智能泵送與溫差控制+蓄能系統等系列技術，開創了大規模江水源供冷熱，并成功實現了低溫(僅6℃)、100%無輔熱的大規模取熱。另外，淺層地熱能建造運維一體規模化開發模式與關鍵技術推廣應用效果顯著。示范園區 25 年使用期投資運行成本可節省 23.3%，榮獲建筑節能示范區稱號和全國綠色建筑創新獎。

經國內國外院士專家鑒定，該項目總體達國際先進水平、核心理論技術國際領先。本研究獲專利32項(發明10項)、軟件著作權7項，主/參編工法2項、標準4部，發表論文40 篇。記者了解，此次榮獲2019年度江蘇省科學技術獎一等獎的“淺層地熱能高效可持續開發關鍵技術及應用”項目由南京大學、中國地質科學院、山東亞特爾集團股份有限公司、南京豐盛新能源科技股份有限公司、蘇交科集團股份有限公司、南京吉坦工程技術有限公司、江蘇省有色金屬華東地質勘查局、山東大學共同完成。

“淺層地熱能高效可持續開發關鍵技術及應用”主要創新性成果：

(1)創新理論、裝備與評估方法，推動資源稟賦精細識別與因地制宜高效開發：突破目前多孔介質熱物性模型假設，揭示了土體成因與內在結構對其宏觀熱物性影響機理;提出了關鍵換熱地層與換熱器理想埋深概念，研發了分層熱物性與換熱能力計算方法并測試系統;開發了首套淺層地熱能資源評估系統。應用于國家、地方多個城市調查計劃及重大工程，識別出不同區域優勢資源稟賦與理想地層，為因地制宜高效開發提供了理論技術支撐。

(2)解決能源地下結構理論難題，突破中國城市建筑密集的淺地熱開發制約：中國城市建筑密度高，傳統地埋管技術沒有足夠場地打孔。利用地下結構提取地熱能，可不打或少打孔，但其誘發地下結構承載力變化是國際挑戰性難題。研發了能源地下結構綜合試驗平臺，通過大尺度模型與原位試驗揭示了其荷載傳遞、結構與圍巖相互作用機理，提出了能源地下結構熱力耦合內力計算方法，改進了能源地下結構換熱效率與施工技術，拓展了建筑密集區淺層地熱能開發潛力。

(3)研發關鍵技術與開發模式，實現淺層地熱能資源規模化、高效可持續開發：針對大量系統性能逐年惡化、環境效應不斷涌現的嚴峻問題，識別出九種典型淺層地熱能開發誘發的環境效應影響模式，建立了近似動態地埋管冷熱堆積預測計算方法，開發了地源熱泵優化設計軟件系統，主編了首部《淺層地熱能開發利用地質環境監測規范》;通過熱濕解耦末端處理技術實現了高能效開發與高品質供給;形成開式系統尾水處理與閉式系統水域拋管技術，通過機組改進、智能泵送與溫差控制、熱泵與蓄能結合實現了無需補熱的低溫取熱和大規模輸運能損降低，開創大型江水源熱泵系統應用;探索建造運維一體的規模化開發模式與技術，降低成本并大大提高運行效率與資源利用率。