前言：天津市是一個(gè)地?zé)豳Y源極為豐富的城市。在這片土壤上，也孕育了一大批地?zé)豳Y源研究與開發(fā)利用領(lǐng)域的知名專家，天津大學(xué)地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心主任朱家玲就是其中的一位佼佼者。多次被國家譽(yù)為巾幗發(fā)明家的她多年來在這一領(lǐng)域孜孜不倦地耕耘，取得了豐碩的成果，對(duì)行業(yè)也有很多獨(dú)到的見解和認(rèn)識(shí)。近日，記者采訪了朱家玲教授，請(qǐng)她對(duì)行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展談?wù)勛约旱目捶?mdash;—

從天津看我國地源熱泵行業(yè)發(fā)展

——訪天津大學(xué)地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心主任朱家玲

    在天津大學(xué)的校園中，我們開始了這次采訪。也許是因?yàn)?ldquo;承接”著天津的“地氣”，訪談就從天津這個(gè)城市說起。

熱泵技術(shù)與天津的“結(jié)緣之路”

    行業(yè)內(nèi)的專家都知道，天津市是一個(gè)地?zé)豳Y源相當(dāng)豐富的城市。1936年，天津打出了第一眼地?zé)峋瑥拇死_了天津利用地?zé)豳Y源的大幕。早在上個(gè)世紀(jì)七、八十年代，天津就開始了地?zé)豳Y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(gè)地?zé)崽铮采w面積達(dá)到8700平方公里，地?zé)豳Y源的應(yīng)用，給天津帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

    盡管天津的地?zé)豳Y源十分豐富，但朱家玲告訴記者，地?zé)豳Y源隸屬礦產(chǎn)資源，是經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期形成的。隨著地?zé)豳Y源利用的廣泛，長期以單采方式開發(fā)，將會(huì)導(dǎo)致熱儲(chǔ)層水位下降過快，地?zé)峋褂脡勖s短。而且地?zé)嵛菜欧艤囟冗^高，不僅降低了地?zé)豳Y源利用效率，也容易造成對(duì)環(huán)境的熱污染。因此，地?zé)豳Y源應(yīng)采用合理的開發(fā)與利用。

    在上世紀(jì)90年代，正當(dāng)天津市地?zé)豳Y源的應(yīng)用如火如荼地開展時(shí)，不少業(yè)內(nèi)人士也開始了對(duì)另外一個(gè)問題的關(guān)注——如何實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的綜合利用。供暖后的地?zé)嵛菜疁囟燃s為40℃，由于能源品位低，不采用技術(shù)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(fèi)，怎么辦？這時(shí)，業(yè)內(nèi)專家把視線聚焦在了熱泵技術(shù)上。引入熱泵技術(shù)，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?zé)嵛菜疁囟?。有?shù)據(jù)稱，采用熱泵技術(shù)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(shù)開始逐漸在供熱項(xiàng)目中得以應(yīng)用。朱家玲介紹，由于用地?zé)崮芄┡c用鍋爐供暖運(yùn)行方式不同，可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)供熱，供暖質(zhì)量高，能耗低。隨著地?zé)豳Y源應(yīng)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(jīng)非常普遍。因此，為熱泵的應(yīng)用提供了更多的商機(jī)。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(shè)計(jì)要求的工況，完全可以滿足供熱的需求，“這樣就實(shí)現(xiàn)了地?zé)豳Y源的梯級(jí)利用。”正是通過梯級(jí)利用等一些資源綜合利用的方式，使天津地?zé)豳Y源的開發(fā)走到了全國的前列。

    與此同時(shí)，天津淺層地?zé)岬拈_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(nèi)覆蓋有200米以上的松散沉積層，淺層地?zé)崮芰糠浅ＸS富，具有明顯的淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)優(yōu)勢(shì)。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(yīng)用水源熱泵、土壤源熱泵，從試點(diǎn)開始慢慢推廣。如今，同國內(nèi)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(shù)尤其是土壤源熱泵技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用也很廣泛，特別在天津?yàn)I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?zé)崮苜Y源開發(fā)利用試點(diǎn)的示范意義

    天津淺層地?zé)衢_發(fā)工作方興未艾，2009年底，淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用示范工程的落戶無疑又給天津的淺層地?zé)嵝袠I(yè)注入了一支強(qiáng)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?zé)崮荛_發(fā)利用調(diào)查的試點(diǎn)工作。國土資源部與天津市總投資3000萬元，對(duì)天津市的淺層地?zé)崮芴卣骱头植嫉冗M(jìn)行調(diào)查。2010年這項(xiàng)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(zhì)條件,結(jié)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(xiàng)目建設(shè)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(zhì)條件較好、地下水資源豐富的薊縣、寧河縣，建設(shè)水源熱泵系統(tǒng)示范工程2個(gè)；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(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程3個(gè)；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(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個(gè)；選擇中心城區(qū)有一定規(guī)模的公建項(xiàng)目，建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)示范工程2個(gè)；選擇以地?zé)崮転橹鲗?dǎo)的公建項(xiàng)目，建設(shè)多能源聯(lián)合利用系統(tǒng)示范工程1個(gè)。據(jù)稱，10個(gè)示范工程建設(shè)將于年底完成。

    對(duì)于這項(xiàng)工作的開展，在朱家玲看來，既是天津地?zé)嵝袠I(yè)的大事，對(duì)全國這一行業(yè)的發(fā)展也都具有示范和指導(dǎo)作用。省部聯(lián)合的方式有諸多優(yōu)勢(shì)：首先可以系統(tǒng)了解天津淺層地?zé)岬姆植记闆r，以此指導(dǎo)天津淺層地?zé)崮艿目茖W(xué)化開發(fā)和利用。畢竟，與地?zé)岬拈_發(fā)和應(yīng)用相比，淺層地?zé)岬南嚓P(guān)論證評(píng)估和調(diào)研工作目前仍顯得相對(duì)欠缺。此外，據(jù)了解，這項(xiàng)大規(guī)模的調(diào)研內(nèi)容不僅包括對(duì)資源進(jìn)行分析，同時(shí)還可以藉此了解該市各個(gè)不同區(qū)域水資源上下游的流動(dòng)情況，以及土壤的物性參數(shù)、導(dǎo)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(zhì)情況，以此確定不同地區(qū)實(shí)施地源熱泵工程的不同方案。而且通過動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，在地下布置歲深度不同的測(cè)試探頭，可以了解土壤源在長期取熱、放熱時(shí)溫度場(chǎng)分布特征，以此研究土壤變化的趨勢(shì)。

    近幾年來，在行業(yè)內(nèi)一直以來都有一個(gè)課題引發(fā)討論，那就是在一些極冷極熱地區(qū)應(yīng)用地源熱泵，是否會(huì)對(duì)土壤造成影響，這種影響有多大，變化趨勢(shì)又是怎樣的。而此次通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，恰恰可以用真實(shí)數(shù)據(jù)來證明，工程運(yùn)行若干年后地溫場(chǎng)的變化情況和趨勢(shì)，以及對(duì)地源熱泵使用的影響。

    此外，在朱家玲看來，這種示范調(diào)查工作更深遠(yuǎn)的意義在于，既會(huì)對(duì)天津淺層地?zé)崮芸茖W(xué)合理的應(yīng)用給予技術(shù)指導(dǎo)，也會(huì)在全國建立一個(gè)在技術(shù)規(guī)范、管理科學(xué)的示范模式。各地可以借鑒這種方式，分地域的進(jìn)行調(diào)查、評(píng)估與勘測(cè)。同時(shí)也可以吸取這項(xiàng)示范工程的各種經(jīng)驗(yàn)，了解行業(yè)內(nèi)存在的各種問題，以最好的方式進(jìn)行解決。

行業(yè)問題尚存，仍待規(guī)范

    說到行業(yè)內(nèi)存在的各種問題，相信很多業(yè)內(nèi)人士都頗有感觸。毋庸置疑，淺層地?zé)岬拈_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(chǎng)前景廣闊，行業(yè)又發(fā)展十分迅猛，導(dǎo)致了行業(yè)還有待進(jìn)一步的規(guī)范。

    朱家玲告訴記者，目前，各省市在淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用建設(shè)項(xiàng)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?zé)豳Y源屬于礦產(chǎn)資源，在開發(fā)利用和管理上，經(jīng)歷了幾十年的摸索，在大部分城市中，地?zé)豳Y源開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)在管理上已經(jīng)非常規(guī)范。如從開始鉆新井申請(qǐng)、勘探、審批等均有嚴(yán)格的程序。從前期的評(píng)估論證到開采，必須得到相關(guān)部門的審批和許可，并已經(jīng)建立了相應(yīng)的法律法規(guī)。然而在開采淺層地?zé)崮?，除了水源熱泵由?dāng)?shù)厮畡?wù)部門進(jìn)行前期審批外，土壤源熱泵在項(xiàng)目建設(shè)中沒有相關(guān)的管理部門。因此，只要建設(shè)雙方認(rèn)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(gè)地區(qū)的水文地質(zhì)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(shí)施，需要進(jìn)行前期的勘察、評(píng)估和論證的。但目前行業(yè)內(nèi)卻恰恰忽略了這個(gè)基礎(chǔ)工作。項(xiàng)目建設(shè)不經(jīng)過前期論證、勘探等技術(shù)程序，造成后期出現(xiàn)運(yùn)行等問題。因此，如果能夠?qū)λ械捻?xiàng)目都要求出具可行性報(bào)告，嚴(yán)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(shè)計(jì)和施工上也需要進(jìn)一步規(guī)范。目前一些地源熱泵工程的設(shè)計(jì)都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)土壤的換熱能力，并在設(shè)計(jì)上直接確定埋管的數(shù)量和井的深度。但實(shí)際上，不同的土壤資源情況并不不同，根據(jù)估算的結(jié)果來設(shè)計(jì)施工安裝會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題，甚至出現(xiàn)取熱（冷）效果差，熱泵機(jī)組停機(jī)。而由此引發(fā)的問題，進(jìn)行工程修復(fù)將是非常困難的。因此，該設(shè)計(jì)方法是不科學(xué)的。另外，由于行業(yè)的門檻不高，相關(guān)企業(yè)較多，對(duì)隱蔽施工的監(jiān)理機(jī)制也不夠健全，執(zhí)行力度較弱。造成了施工質(zhì)量不高、設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行不科學(xué)、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(jīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的同時(shí)，理順管理體制，建立對(duì)企業(yè)的準(zhǔn)入和專家評(píng)審機(jī)制，從立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、開工和建設(shè)都要有相關(guān)部門的管理。其次，要強(qiáng)化設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)督的環(huán)節(jié)。再次，對(duì)于政府的補(bǔ)貼制度，要科學(xué)化管理，施行全面監(jiān)管，并保證政府的補(bǔ)貼制度應(yīng)該系統(tǒng)運(yùn)行正常條件下實(shí)行。另外，要設(shè)置行業(yè)門檻，對(duì)企業(yè)的準(zhǔn)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(shè)計(jì)進(jìn)行。

    其實(shí)，目前國內(nèi)地源熱泵技術(shù)的發(fā)展非常迅速。朱家玲補(bǔ)充說，與法國、瑞典、德國、瑞士等歐洲發(fā)達(dá)國家相比，除了熱泵關(guān)鍵部件在制造技術(shù)稍落后于發(fā)達(dá)國家，我國在地源熱泵系統(tǒng)整體技術(shù)上和世界先進(jìn)水平?jīng)]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(dāng)提高自動(dòng)化的程度，國內(nèi)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(xué)機(jī)械工程學(xué)院熱能工程系，獲工學(xué)碩士學(xué)位?，F(xiàn)任地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心主任，教授、博士生導(dǎo)師，享受國務(wù)院特殊津貼專家。

    朱家玲多年從事教學(xué)與科研工作，曾主持完成多項(xiàng)國家“七五”、“八五”、“九五”、科技攻關(guān)項(xiàng)目，主持多項(xiàng)國家十五、十一五“863”項(xiàng)目的研究工作。由天津大學(xué)承擔(dān)省部級(jí)項(xiàng)目“天津市地?zé)豳Y源開發(fā)利用集約化技術(shù)研究及工程應(yīng)用”研究成果，獲得直接經(jīng)濟(jì)效益835萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)9800萬元，該項(xiàng)目榮獲2002年度天津市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；天津大學(xué)承擔(dān)“中低焓地?zé)峁こ探ㄔO(shè)技術(shù)”項(xiàng)目，成果推廣應(yīng)用后，僅直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1.3億元，為地?zé)豳Y源利用開創(chuàng)了新的利用模式，該項(xiàng)目榮獲2003年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

    截止到2009年，已完成國家及省部級(jí)科研課題20多項(xiàng)，并已在國內(nèi)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(xué)出版社出版綜合性很強(qiáng)的中國第一本地?zé)釋Ｖ吨袊械挽实責(zé)峁こ碳夹g(shù)》,2006年作為主編由化工出版社出版的地?zé)釋Ｖ兜責(zé)崮荛_發(fā)與應(yīng)用技術(shù)》，科學(xué)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(xué)本科生關(guān)于新能源技術(shù)的教材。

    曾榮獲2004年天津大學(xué)巾幗立功先進(jìn)個(gè)人、2004年天津市三八紅旗手、2005年天津市勞動(dòng)模范和天津大學(xué)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(jì)巾幗發(fā)明家創(chuàng)新獎(jiǎng)。（文/本刊記者于秋）

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