1月31日，烏魯木齊市的最低氣溫達到了-14℃，而在位于烏魯木齊市長春路的電力科學研究院2萬多平方米的辦公樓內，溫度計顯示為20℃。20℃的室內溫度，對于供暖來說是平常的。但不平常的是，這2萬多平方米的辦公樓并沒有接入烏魯木齊集中供暖網線，而是全部采用地源熱泵供暖，這里地源熱泵的供熱成本，每平方米不足12元，是烏魯木齊集中供熱價格的近一半。

    “無污染，零排放，供熱成本低，熱損耗小，冬天可以采暖，夏天可以制冷，我們正在全市推廣這項新技術，目前已經有10多個小區(qū)準備采用這項新技術供暖。”每次向來客介紹起地源熱泵，該院副總工程師、鍋爐研究所所長王涌總是特別激動。

    跟隨王涌的腳步，記者來到位于電力科學研究院的負一層地源熱泵房，在這間不足100平方米的房間里，密密麻麻地排列著幾百根粗細不一的水管，兩臺地源熱泵正在運轉。王涌指著一排水管說，這些水管把水送入地下，利用地熱加溫，然后通過熱泵將地熱傳送到各個房間。

工作人員正在檢查地熱供暖設備的運行情況。

地源熱泵的發(fā)展史

    王涌給記者介紹說，“地源熱泵”的概念，最早于1912年由瑞士的專家提出，而該技術始于英、美兩國。早在1946年，美國就在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個地源熱泵系統。但是這種能源的利用方式沒有引起當時社會各界的廣泛關注，無論是在技術、理論上都沒有太大的發(fā)展。

    直到二十世紀50年代，歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當時的能源價格低，這種系統并不經濟，因而未得到推廣。到二十世紀70年代初，世界上出現了第一次能源危機，地源熱泵才開始受到重視，許多公司開始了地源熱泵的研究、生產和安裝。這一時期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因為熱泵專家不懂安裝技術，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。

    隨著科技的進步，關于能源消耗和環(huán)境污染的法律制訂越來越嚴格，地源熱泵的發(fā)展迎來了它的又一次高潮。歐洲國家以瑞士、瑞典和奧地利等國家為代表，大力推廣地源熱泵供暖和制冷技術。政府采取了相應的補貼政策和保護政策，使得地源熱泵生產和使用范圍迅速擴大。上世紀80年代后期，地源熱泵技術已經趨于成熟，更多的科學家致力于地下系統的研究，努力提高熱吸收和熱傳導效率，同時越來越重視環(huán)境的影響問題。地源熱泵生產呈現逐年上升趨勢，瑞士和瑞典的年遞增率超過10％。美國的地源熱泵生產和推廣速度很快，技術產生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產和使用的頭號大國。

    我國早在上世紀五六十年代開始嘗試使用地源熱泵技術，1965年研制成功國內第一臺水冷式地源熱泵機組。1997年中國科技部與國家能源部簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書，其中一項就是地源熱泵技術的發(fā)展戰(zhàn)略。1998年中美兩國確定在我國三個分別代表北部寒冷地區(qū)、中部夏熱冬冷地區(qū)和南部亞熱帶的北京、寧波和廣州建立三個地源熱泵示范工程，分別是北京食品發(fā)酵研究所綜合辦公樓、寧波雅戈爾工業(yè)城和廣州松田職業(yè)技術學院。從1998年開始重慶建筑大學、青島建工學院、湖南大學、同濟大學和山東建筑工程學院等高等學府相繼建立了熱泵試驗平臺，2005年國家建設部將地源熱泵技術列為建筑業(yè)十項新技術之一，并相繼制定和出臺了相關政策，推動了地源熱泵技術的發(fā)展和推廣，可以說地源熱泵技術在我國內地的發(fā)展已經比較成熟。

    雖然在技術上比較成熟，但是地熱真正走進人們的生活還是比較晚， 直到2005年，國家《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》指出要加快地熱等可再生能源在建筑物中的利用，地源熱泵迎來發(fā)展的高潮。2008年，中國科學院的報告指出，要將地源熱泵在2010年發(fā)展為補充能源，2050年作為主導能源之一，而2009年底舉行的哥本哈根世界氣候大會圍繞減碳排放問題，溫家寶總理代表中國政府鄭重承諾，到2020年，我國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%——45%。低碳概念的普及，更讓許多城市開始關注地源熱泵技術。據了解，目前地源熱泵技術在沈陽推廣的比較成功，已經有6000多萬平米的建筑使用了這一技術，在全國，已經有超過上億平米的建筑正在使用這一技術。

地熱供暖技術示意圖。

                      工作人員在介紹地熱供暖方式的原理。

地熱節(jié)省一半采暖費

    從原理上來講，地源熱泵技術是一項將淺層地熱能通過熱泵由低位能向高位能轉移，以實現供熱、制冷的高效節(jié)能技術。冬季，淺層地熱能的熱量被提取出來，通過熱泵提升溫度后，給室內供暖。夏季，通過制冷循環(huán)將室內的熱量取出來，釋放到地下，實現對室內制冷。

    通俗地說，在地面以下10米至100米左右的土壤溫度常年保持在13℃左右，雖然13℃的溫度不高，但是利用地源熱泵，通過熱交換技術加以利用，就能利用這13℃的地熱給室內暖氣管道內循環(huán)的水溫加熱到45℃左右，從而給房間供暖。經過一個采暖期的溫度采集，采集區(qū)域的土壤溫度會下降10℃左右。到了夏季天氣炎熱，在室內循環(huán)的水溫一般會超過13℃，此時再次利用地源熱泵技術制冷時，將外部的熱能用地源熱泵輸送到地下儲存，這個過程，采集區(qū)的溫度又會再次上升到13℃左右。整個過程，熱量幾乎都來自地熱或者是太陽能，只需要利用部分電能帶動水流循環(huán)即可。

    根據地下換熱形式的不同，地源熱泵系統可分為地下水源熱泵系統和土壤源熱泵系統；土壤源熱泵系統根據埋管方式的不同，又可分為垂直埋管系統、水平埋管系統和螺旋埋管系統。

    在取暖成本上，王涌依照電力科學研究院的辦公樓給記者算了一筆賬，電力科學院的大樓建筑面積2.3萬平方米，按照烏魯木齊現在供熱價格每平方米22元計算，每個供暖期要花費采暖費50.6萬元，采用地源熱泵采暖，2008年的供暖期只花了27.6萬元，節(jié)省22萬元，這樣計算下來，每平方米的采暖費用剛12元。

    根據烏魯木齊市2009年的供暖期數據顯示，采用地源熱泵采暖費用又再一次下降，每平方的采暖費用還不足12元。記者粗略算了算，采用地源熱泵供暖后，僅電力科學研究院這座樓，每年就可以節(jié)省采暖用煤800多噸。

地熱供暖，重污染城市的救星

    “其實節(jié)省采暖費只是一個方面，采用地源熱泵最大的好處還是環(huán)保和低碳，有關研究資料表明，開發(fā)淺層地溫能節(jié)能減排的效果非常明顯，每發(fā)展1000萬平方米的地源熱泵技術，可以節(jié)約56萬噸標準煤，減排二氧化碳205.52萬噸、煙氣75億噸、顆粒物2.5萬噸、二氧化硫1.34萬噸，而對于烏魯木齊這樣一個重度污染的城市是亟需推廣的。”王涌說。

    據了解，根據烏魯木齊供熱辦2009—2010年供暖期的統計，烏魯木齊總用熱面積約9900余萬平方米。“如果有30%的供熱面積使用地源熱泵技術，就可以節(jié)省166.3萬噸的標準煤，減少二氧化碳排放610.39萬噸。”王涌說。

    王涌的想法，目前正在由關注變成現實，烏魯木齊市政府也在大力支持地源熱泵技術。據了解，凡納入示范工程的地源熱泵項目，可以享受相關的補貼政策。2009年8月24日，《烏魯木齊市推進地源熱泵示范項目指導意見》出臺并實施，旨在扶持和規(guī)范地源熱泵技術在建筑領域中的應用。其中規(guī)定：對該市建設的各類建筑工程項目，供熱制冷系統選用地源熱泵，可按照核定的建筑面積，政府根據當年財政狀況安排專項資金進行一次性補助，2008年、2009年的補貼資金為每平方米50元；對采用地源熱泵的示范項目，可先征后返市政公用基礎設施配套費。

    烏魯木齊建設委員會科技處處長彭小燕告訴記者，地源熱泵技術對優(yōu)化城市建筑用能結構、改善大氣環(huán)境起到積極的促進作用。同時，地源熱泵技術不僅能夠節(jié)省資源，還能夠減少大氣污染，真正做到了節(jié)能減排，很有推廣意義。烏魯木齊市從2008年開始推廣地源熱泵技術，目前累計完成示范項目20.05萬平方米。今年計劃實施73萬平方米的清潔能源建筑應用示范項目，其中地源熱泵建筑應用占據主導位置。

“低碳時代”的供暖模式

    王涌說，2009年年底舉行的哥本哈根世界氣候大會牢牢抓住了全球人的目光。“低碳”一詞，讓更多的人開始關注地源熱泵技術。在王涌的辦公桌上，放著許多許多開發(fā)商的咨詢意見，神華集團、盈科房產等企業(yè)都已經和電力科學院取得了聯系，準備在新開發(fā)的小區(qū)使用地源熱泵技術供暖。王涌說，雖然使用地源熱泵技術每平方米會增加150元的開發(fā)成本，但是從長遠來看，還是劃得來的。按照100平方米面積的房屋來計算，使用地源熱泵技術成本價將要多出1.5萬元，多出的1.5萬元，10年的暖氣費用就能省下來。

    據不完全統計，2010年，烏魯木齊市將有14萬平方米的面積使用地源熱泵技術供暖,明后兩年還有150萬平方米的供熱面積擬采取這一技術,目前正在向烏魯木齊市建設管理委員會申報。1月31日，烏魯木齊建設委員會的工作人員告訴記者，在未來的三年里，首府力爭在天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、新市區(qū)、水磨溝區(qū)的中心城區(qū)實現“禁煤區(qū)”，讓烏魯木齊的天變得更藍。