H ội nghị toàn quốc khoa học tráI ĐẤt và TÀi nguyên V ới phát triển bền vững (ersd 2018)

H
ỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT  
VÀ TÀI NGUYÊN V
ỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2018) 
132 
Tiềm năng khai thác địa nhiệt tầng nông vùng Tây Bắc cho sưởi ấm và 
làm mát 
Nhữ Việt Hà
1,

, Nguyễn Mỹ Linh
2 
1
 Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
2
 Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản 
TÓM TẮT 
Địa nhiệt tầng nông là nguồn năng lượng sạch, được tích tụ dưới dạng nhiệt lượng ở các lớp đất đá nằm 
ngay dưới mặt đất. Việc khai thác nguồn năng lượng sạch và vô tận này có ý nghĩa rất lớn về kinh tế, xã 
hội, và môi trường. Địa nhiệt tầng nông khai thác cho nhu cầu sưởi ấm và làm mát th ường đi kèm với các 
công nghệ hỗ trợ mà phổ biến nhất là công nghệ bơm địa nhiệt (GSHP). Mục đích của bài báo này là làm 
rõ tiềm năng khai thác địa nhiệt tầng nông vùng Tây Bắc cho sưởi ấm và làm mát, thông qua các tiêu chí: 
nhu cầu sưởi ấm và làm mát theo đặc điểm kinh tế và điều kiện khí hậu, khả năng thi công lắp đặt và tính 
hiệu quả của bộ phận trao đổi nhiệt đất trong hệ thống GSHP. Các tiêu chí này được phân tích dựa trên: 
điều kiện khí hậu và nhu cầu sưởi ấm/làm mát; đặc điểm thành phần, bề dày và đặc tính nhiệt lớp đất phủ; 
và điều kiện địa chất thủy văn vùng nghiên cứu. Kết quả cho thấy 1/3 diện tích là “không có tiềm năng”, 
2/3 diện tích còn lại là “có tiềm năng” đến “tiềm năng cao” cho khai thác địa nhiệt tầng nông. Một nửa 
diện tích tỉnh Lai Châu thuộc diện “không có tiềm năng” nhưng tỉnh Hòa Bình lại có phần lớn diện tích là 
“có tiềm năng” đến “tiềm năng cao”. Các khu vực “có tiềm năng” đến “tiềm năng cao” chủ yếu tập trung 
vào các khu vực có mật độ dân cư tương đối cao. 
Từ khóa: Địa nhiệt tầng nông; tiềm năng khai thác, GSHP, sưởi ấm và làm mát 
1. Đặt vấn đề 
Địa nhiệt tầng nông là nguồn năng lượng sạch, được tích tụ dưới dạng nhiệt lượng ở các lớp đất đá 
nằm ngay dưới mặt đất. Khoảng 46% năng lượng mặt trời hấp thụ xuống vỏ trái đất tạo nên địa nhiệt 
lượng tầng nông. Do tính dẫn nhiệt thấp của các loại đất đá, địa nhiệt lượng tồn tại và chuyển hóa theo 
thời gian, phụ thuộc vào độ sâu. Độ chễ truyền nhiệt của đất đá là một cơ sở quan trọng để tạo thành vòng 
tuần hoàn nhiệt giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất đá bên dưới. Sự thay đổi nhiệt cần làm mát trong 
mùa hè và nhiệt cần sưởi ấm trong mùa đông được thực hiện thông qua hệ thống điều hòa không khí, sưởi 
ấm của các công trình, tòa nhà, phục vụ đời sống dân sinh. Các vòng tuần hoàn nhiệt có chi phí hợp lý do 
các quãng đường từ nguồn nhiệt không khí đến phạm vi khai thác địa nhiệt tầng nông không dài. Tuy 
nhiên, để vượt qua sự chênh lệch nhiệt độ thấp giữa không khí và địa nhiệt tầng nông một cách hiệu quả, 
các công nghệ hỗ trợ thường được tích hợp đi kèm. Có nhiều công nghệ hỗ trợ như bơm địa nhiệt, thu tích 
nhiệt, hút địa nhiệt, v.v. đã được phát triển, trong đó công nghệ bơm địa nhiệt hay bơm nhiệt đất là phổ 
biến hơn cả. Trong hai thập kỷ qua, địa nhiệt tầng nông đã được nghiên cứu để khai thác cho mục đích 
sưởi ấm và làm mát tại rất nhiều nơi trên thế giới, tập trung chủ yếu tại các nước phương Tây và Nhật 
Bản.
Hệ thống khai thác địa nhiệt tầng nông bằng công nghệ bơm địa nhiệt phục vụ sưởi ấm và làm mát 
được gọi là GSHP. Hệ thống GSHP cấu tạo gồm ba phần chính: (1) Bơm điạ nhiệt, (2) Bộ phận trao đổi 
nhiệt tiếp xúc đất, và (3) Hệ thống phân phối nhiệt bên trong cho sưởi ấm/làm mát (Hình 1). Thay vì sử 
dụng điện để tập trung và thay đổi nhiệt độ, GSHP sẽ thu thêm nhiệt lượng từ đất hoặc nước dưới đất vào 
các ống dẫn nhiệt của hệ thống sưởi ấm và điều hòa thông thường. Công nghệ này cho phép lượng tiêu 
thụ điện năng giảm tới 30-70% ở chế độ sưởi ấm và 20-50% ở chế độ làm mát (Anh and Hiền 2013). Bộ 
phận trao đổi nhiệt tiếp xúc đất là nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa GSHP và đất đá, cấu tạo phổ 
biến là các ống chôn trong hào ngang hoặc lỗ khoan thẳng đứng, hoặc ngâm ngập chìm trong các hồ, ao 
... Theo phương thức tuần hoàn trao đổi nhiệt, hệ thống tiếp xúc đất được phân thành 2 loại “vòng lặp 
kín” và “vòng lặp mở”. Hệ thống tiếp xúc đất “vòng lặp kín” sử dụng hỗn hợp chất truyền nhiệt 
(nước/chất lỏng chống đông) lưu thông tuần hoàn từ máy bơm địa nhiệt qua hệ thống ống xung quanh và 
quay về máy bơm địa nhiệt. Hệ thống giao tiếp “vòng lặp mở” sử dụng nước từ giếng hoặc tầng chứa 
nước, chuyển nhiệt đến hoặc từ nước, và sau đó mang ngược trở lại đất hoặc tầng chứa nước. Theo 

Tác giả liên hệ 
Email: 
nhuvietha@humg.edu.vn
 

ii 
Các yếu tố khống chế quặng Liti khu vực La Vi, vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh