前言：天津市是一個地熱資源極為豐富的城市。在這片土壤上，也孕育了一大批地熱資源研究與開發(fā)利用領域的知名專家，天津大學地熱研究培訓中心主任朱家玲就是其中的一位佼佼者。多次被國家譽為巾幗發(fā)明家的她多年來在這一領域孜孜不倦地耕耘，取得了豐碩的成果，對行業(yè)也有很多獨到的見解和認識。近日，記者采訪了朱家玲教授，請她對行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展談談自己的看法——

從天津看我國地源熱泵行業(yè)發(fā)展

——訪天津大學地熱研究培訓中心主任朱家玲

    在天津大學的校園中，我們開始了這次采訪。也許是因為“承接”著天津的“地氣”，訪談就從天津這個城市說起。

熱泵技術與天津的“結緣之路”

    行業(yè)內的專家都知道，天津市是一個地熱資源相當豐富的城市。1936年，天津打出了第一眼地熱井，從此拉開了天津利用地熱資源的大幕。早在上個世紀七、八十年代，天津就開始了地熱資源的規(guī)模化開發(fā)利用。朱家玲介紹說，目前，天津地區(qū)擁有10個地熱田，覆蓋面積達到8700平方公里，地熱資源的應用，給天津帶來了巨大的經濟效益和環(huán)境效益，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

    盡管天津的地熱資源十分豐富，但朱家玲告訴記者，地熱資源隸屬礦產資源，是經過漫長的地質歷史時期形成的。隨著地熱資源利用的廣泛，長期以單采方式開發(fā)，將會導致熱儲層水位下降過快，地熱井使用壽命縮短。而且地熱尾水排放溫度過高，不僅降低了地熱資源利用效率，也容易造成對環(huán)境的熱污染。因此，地熱資源應采用合理的開發(fā)與利用。

    在上世紀90年代，正當天津市地熱資源的應用如火如荼地開展時，不少業(yè)內人士也開始了對另外一個問題的關注——如何實現(xiàn)地熱資源的綜合利用。供暖后的地熱尾水溫度約為40℃，由于能源品位低，不采用技術手段再供暖顯然是行不通的，如果直接排出又造成了極大的浪費，怎么辦？這時，業(yè)內專家把視線聚焦在了熱泵技術上。引入熱泵技術，將水加熱后再次利用，成為解決問題的有效方法。這樣不僅可以使熱能得到充分利用，提高資源利用率，還可以降低地熱尾水溫度。有數(shù)據(jù)稱，采用熱泵技術可以使熱利用率可以由傳統(tǒng)利用方式的45%提高到85％，甚至100%。

    由此，熱泵技術開始逐漸在供熱項目中得以應用。朱家玲介紹，由于用地熱能供暖與用鍋爐供暖運行方式不同，可以實現(xiàn)持續(xù)供熱，供暖質量高，能耗低。隨著地熱資源應用的發(fā)展，地板輻射采暖方式也在不斷成熟，目前，在建筑采暖末端系統(tǒng)中，已經非常普遍。因此，為熱泵的應用提供了更多的商機。利用熱泵，可以將供暖后的尾水通過熱泵提溫到可以滿足采暖設計要求的工況，完全可以滿足供熱的需求，“這樣就實現(xiàn)了地熱資源的梯級利用。”正是通過梯級利用等一些資源綜合利用的方式，使天津地熱資源的開發(fā)走到了全國的前列。

    與此同時，天津淺層地熱的開發(fā)與利用也逐漸開展。天津地處華北平原北部，平原區(qū)1萬多平方公里范圍內覆蓋有200米以上的松散沉積層，淺層地熱能量非常豐富，具有明顯的淺層地熱能資源開發(fā)優(yōu)勢。朱家玲告訴記者，大約在2000年左右，正是伴隨著全國地源熱泵行業(yè)的發(fā)展，天津市也開始應用水源熱泵、土壤源熱泵，從試點開始慢慢推廣。如今，同國內北京、沈陽、河北、山東、江蘇等不少城市一樣，天津地域熱泵技術尤其是土壤源熱泵技術發(fā)展很快，應用也很廣泛，特別在天津濱海新區(qū)，發(fā)展速度非?？?，目前正以每年15%-20%的速度發(fā)展。也擁有非常廣泛的前景。

淺層地熱能資源開發(fā)利用試點的示范意義

    天津淺層地熱開發(fā)工作方興未艾，2009年底，淺層地熱能資源開發(fā)利用示范工程的落戶無疑又給天津的淺層地熱行業(yè)注入了一支強心劑。

    2009年10月份，國土資源部與天津市聯(lián)合開展天津市淺層地熱能開發(fā)利用調查的試點工作。國土資源部與天津市總投資3000萬元，對天津市的淺層地熱能特征和分布等進行調查。2010年這項工作已全面展開，并于年底全面完成。據(jù)了解，天津根據(jù)不同地質條件,結合《天津市城市總體規(guī)劃（2005年-2020年）》，選擇10處不同區(qū)域、不同類型、不同利用方式和規(guī)模的典型項目建設示范工程，總面積為100萬平米左右。這些示范工程包括：選擇水文地質條件較好、地下水資源豐富的薊縣、寧河縣，建設水源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇市東部具有濱海平原沉積層廣泛代表性的中新天津生態(tài)城、塘沽、大港，建設地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程3個；選擇以典型沖湖積層為代表，分別位于本市西北部和西南部的武清區(qū)、靜海縣，建設地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇中心城區(qū)有一定規(guī)模的公建項目，建設地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個；選擇以地熱能為主導的公建項目，建設多能源聯(lián)合利用系統(tǒng)示范工程1個。據(jù)稱，10個示范工程建設將于年底完成。

    對于這項工作的開展，在朱家玲看來，既是天津地熱行業(yè)的大事，對全國這一行業(yè)的發(fā)展也都具有示范和指導作用。省部聯(lián)合的方式有諸多優(yōu)勢：首先可以系統(tǒng)了解天津淺層地熱的分布情況，以此指導天津淺層地熱能的科學化開發(fā)和利用。畢竟，與地熱的開發(fā)和應用相比，淺層地熱的相關論證評估和調研工作目前仍顯得相對欠缺。此外，據(jù)了解，這項大規(guī)模的調研內容不僅包括對資源進行分析，同時還可以藉此了解該市各個不同區(qū)域水資源上下游的流動情況，以及土壤的物性參數(shù)、導熱系數(shù)、熱容量等。通過在不同的區(qū)域打井、巖心取樣，可以了解各區(qū)域不同的水文地質情況，以此確定不同地區(qū)實施地源熱泵工程的不同方案。而且通過動態(tài)的監(jiān)測，在地下布置歲深度不同的測試探頭，可以了解土壤源在長期取熱、放熱時溫度場分布特征，以此研究土壤變化的趨勢。

    近幾年來，在行業(yè)內一直以來都有一個課題引發(fā)討論，那就是在一些極冷極熱地區(qū)應用地源熱泵，是否會對土壤造成影響，這種影響有多大，變化趨勢又是怎樣的。而此次通過動態(tài)監(jiān)測，恰恰可以用真實數(shù)據(jù)來證明，工程運行若干年后地溫場的變化情況和趨勢，以及對地源熱泵使用的影響。

    此外，在朱家玲看來，這種示范調查工作更深遠的意義在于，既會對天津淺層地熱能科學合理的應用給予技術指導，也會在全國建立一個在技術規(guī)范、管理科學的示范模式。各地可以借鑒這種方式，分地域的進行調查、評估與勘測。同時也可以吸取這項示范工程的各種經驗，了解行業(yè)內存在的各種問題，以最好的方式進行解決。

行業(yè)問題尚存，仍待規(guī)范

    說到行業(yè)內存在的各種問題，相信很多業(yè)內人士都頗有感觸。毋庸置疑，淺層地熱的開發(fā)和綜合利用是一件極具節(jié)能減排效益的好事。但正是由于這一市場前景廣闊，行業(yè)又發(fā)展十分迅猛，導致了行業(yè)還有待進一步的規(guī)范。

    朱家玲告訴記者，目前，各省市在淺層地熱能開發(fā)利用建設項目管理主體還不是很明確，管理體制需要理順。她舉例說，深部地熱資源屬于礦產資源，在開發(fā)利用和管理上，經歷了幾十年的摸索，在大部分城市中，地熱資源開發(fā)項目建設在管理上已經非常規(guī)范。如從開始鉆新井申請、勘探、審批等均有嚴格的程序。從前期的評估論證到開采，必須得到相關部門的審批和許可，并已經建立了相應的法律法規(guī)。然而在開采淺層地熱能，除了水源熱泵由當?shù)厮畡詹块T進行前期審批外，土壤源熱泵在項目建設中沒有相關的管理部門。因此，只要建設雙方認可，就可以直接在地上挖井埋管，不需要獲得行政審批和許可。

    由于每個地區(qū)的水文地質條件不同，因此，是否適合使用地源熱泵、適合使用哪種地源熱泵（水源、土壤源）具體工程如何實施，需要進行前期的勘察、評估和論證的。但目前行業(yè)內卻恰恰忽略了這個基礎工作。項目建設不經過前期論證、勘探等技術程序，造成后期出現(xiàn)運行等問題。因此，如果能夠對所有的項目都要求出具可行性報告，嚴格審批，就能在一定程度上改善目前行業(yè)的現(xiàn)狀。

    除此之外，在設計和施工上也需要進一步規(guī)范。目前一些地源熱泵工程的設計都是根據(jù)經驗數(shù)據(jù)估計土壤的換熱能力，并在設計上直接確定埋管的數(shù)量和井的深度。但實際上，不同的土壤資源情況并不不同，根據(jù)估算的結果來設計施工安裝會導致系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題，甚至出現(xiàn)取熱（冷）效果差，熱泵機組停機。而由此引發(fā)的問題，進行工程修復將是非常困難的。因此，該設計方法是不科學的。另外，由于行業(yè)的門檻不高，相關企業(yè)較多，對隱蔽施工的監(jiān)理機制也不夠健全，執(zhí)行力度較弱。造成了施工質量不高、設計不合理、運行不科學、管理不到位的現(xiàn)象，直接影響了地源熱泵行業(yè)的健康發(fā)展。

    朱家玲告訴記者，要解決這些問題，首要的是在已經規(guī)范標準技術的同時，理順管理體制，建立對企業(yè)的準入和專家評審機制，從立項、設計、開工和建設都要有相關部門的管理。其次，要強化設計、施工、監(jiān)督的環(huán)節(jié)。再次，對于政府的補貼制度，要科學化管理，施行全面監(jiān)管，并保證政府的補貼制度應該系統(tǒng)運行正常條件下實行。另外，要設置行業(yè)門檻，對企業(yè)的準入有一定的要求。由于地源熱泵涉及地下工程很多，因此尤其要重視施工監(jiān)理，確保工程能夠按照設計進行。

    其實，目前國內地源熱泵技術的發(fā)展非常迅速。朱家玲補充說，與法國、瑞典、德國、瑞士等歐洲發(fā)達國家相比，除了熱泵關鍵部件在制造技術稍落后于發(fā)達國家，我國在地源熱泵系統(tǒng)整體技術上和世界先進水平沒有很大的差距。因此，差距主要體現(xiàn)在管理上。如果在這方面能有所提高，再適當提高自動化的程度，國內的地源熱泵行業(yè)發(fā)展必將更加有序健康。

專家簡介

    朱家玲，畢業(yè)于天津大學機械工程學院熱能工程系，獲工學碩士學位?，F(xiàn)任地熱研究培訓中心主任，教授、博士生導師，享受國務院特殊津貼專家。

    朱家玲多年從事教學與科研工作，曾主持完成多項國家“七五”、“八五”、“九五”、科技攻關項目，主持多項國家十五、十一五“863”項目的研究工作。由天津大學承擔省部級項目“天津市地熱資源開發(fā)利用集約化技術研究及工程應用”研究成果，獲得直接經濟效益835萬元，間接經濟效益達9800萬元，該項目榮獲2002年度天津市科技進步一等獎；天津大學承擔“中低焓地熱工程建設技術”項目，成果推廣應用后，僅直接經濟效益達1.3億元，為地熱資源利用開創(chuàng)了新的利用模式，該項目榮獲2003年度國家科技進步二等獎。

    截止到2009年，已完成國家及省部級科研課題20多項，并已在國內外核心期刊發(fā)表論文幾十篇，其中被EI檢索24篇，SCI檢索2篇。于2004年作為主編人之一由科學出版社出版綜合性很強的中國第一本地熱專著《中國中低焓地熱工程技術》,2006年作為主編由化工出版社出版的地熱專著《地熱能開發(fā)與應用技術》，科學出版社2010年出版《可再生能源叢書》均已在全國發(fā)行銷售。目前，已完成編寫大學本科生關于新能源技術的教材。

    曾榮獲2004年天津大學巾幗立功先進個人、2004年天津市三八紅旗手、2005年天津市勞動模范和天津大學三八紅旗手、2006年全國三八紅旗手、2008年天津市巾幗發(fā)明家、2008年全國第四屆新世紀巾幗發(fā)明家創(chuàng)新獎。（文/本刊記者于秋）

備注：《地源熱泵》雜志專稿，轉載請務必注明來源“《地源熱泵》雜志”或“中國地源熱泵網(wǎng)”，否則必將追究法律責任。