說起中國制冷行業(yè)的專家，龍惟定教授當屬相當知名的一位。有著專業(yè)學術背景的他在暖通空調(diào)行業(yè)內(nèi)奮斗多年，國內(nèi)不少科研項目和重大工程中都有他主持和參與的身影，在國際上也有相當?shù)闹?。近日，記者有幸采訪到他，請他對國內(nèi)地源熱泵行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展談談自己的看法。采訪就從龍惟定教授工作和生活的城市——上海說起。

讓節(jié)能技術真正為節(jié)能服務

——龍惟定談地源熱泵的發(fā)展和應用

      談到上海及至整個華東地區(qū)地源熱泵的應用狀況，龍惟定教授認為，同全國的總體應用形勢相似，華東地區(qū)對于地源熱泵的應用也比較廣泛。在剛剛結束的世博會的世博園區(qū)中，世博軸、世博中心、演藝中心和城市未來館等都采用了江水源熱泵技術，取得了較好的效果。以世博軸為例，在靠近黃浦江一端設取水口，每小時有1200噸黃浦江水作為空調(diào)冷卻水經(jīng)過熱泵機組，換熱后再排回江中。在世博軸遠離江岸的一側(cè)，同時采用了地源熱泵技術，由于項目地處市中心，土地面積有限，因此采用了樁基地源熱泵。龍惟定表示，世博軸堪稱當今世界上規(guī)模最大的樁基地源熱泵技術應用，有效地節(jié)省了土地面積，在其他工程中也有推廣價值。

      科學計算負荷 實現(xiàn)蓄放熱平衡

      在華東等夏熱冬冷地區(qū)推廣地源熱泵，龍惟定認為，如何科學計算負荷是應該著重考慮的問題。在他看來，說淺層地溫是可再生能源其實并不恰當，它并不是取之不盡用之不竭的能源，而只是“淺層地表蓄熱”?！八鼜募夹g上說就像是蓄電池，而從使用上說就像是信用卡”。之所以這么說，就是因為地源熱泵技術其實是利用大地的高熱容性蓄熱（冷），將熱量蓄存在地下，通過熱泵消耗電力做功來充、放熱。這跟制冷機的原理并沒有質(zhì)的差別。而所謂“信用卡”的比喻則是說明，這些熱（冷）可以少量透支，但必須及時“還清”。所以，龍惟定認為，應用地源熱泵一定要實現(xiàn)蓄放熱平衡，從地下提取多少熱就要還回去多少熱，如果做不到平衡，系統(tǒng)就很難維持效率，更達不到節(jié)能的要求。

      而正是基于這種熱平衡的指導理念，龍惟定才尤其強調(diào)在設計中要注重負荷的計算。他提出，夏季負荷占優(yōu)地區(qū)，要綜合考慮土壤經(jīng)過冬季放熱及過渡季散失之后夏季可供取出的冷量來估算資源量；而冬季負荷占優(yōu)地區(qū)，要綜合考慮土壤經(jīng)過夏季吸熱及過渡季散失之后冬季可供取出的熱量來估算資源量大小。

      也就是說，在華東地區(qū)這種夏季冷負荷占優(yōu)地區(qū)，淺層地表蓄熱能的資源估計要以滿足建筑冬季采暖需求為基礎，反推夏季的可利用能，夏季不足部分用其它能源補充。具體說來，就是要以冬季采暖熱負荷為基礎，結合熱泵的制熱效率，估算出地源熱泵系統(tǒng)的最大取熱量，而后通過土壤換熱器熱響應測試分別得到當?shù)囟竞拖募就寥罁Q熱器每米井深取熱量和散熱量，根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)條件確定合適的井深。再根據(jù)最大取熱量、冬季土壤換熱器每米井深取熱量和井深計算出所需要打的井數(shù)；根據(jù)當?shù)乜衫玫穆窆芡恋孛娣e和井間距，計算出實際打井數(shù)；根據(jù)夏季土壤換熱器每米井深散熱量計算出這些井可承擔的夏季負荷量。最后，夏季不足部分需要通過輔助冷卻塔和輔助制冷機來補充。

      他舉例說，二十多年前有一個在上海某開發(fā)區(qū)大樓的地源熱泵項目，由于設計者對冬夏平衡的問題考慮不周到，只從夏季負荷考慮，因此在系統(tǒng)運行了幾年后地溫便很快升高，導致無法制冷，整個工程就徹底廢掉了。當時地源熱泵項目尚屬鳳毛麟角，設計這一系統(tǒng)的一家美國公司還沒有很多經(jīng)驗，今天盡管國內(nèi)已經(jīng)有了上千個項目，但并沒有很好的總結，多數(shù)項目運行時間還比較短。因此，早年的教訓對中國地源熱泵行業(yè)仍然有很強的借鑒意義。

      衡量節(jié)能不要“技術至上”

      上海市正在制訂地源熱泵技術的相關管理辦法，提出了要合理推廣應用地源熱泵，對此，龍惟定表示十分贊同。他認為，地源熱泵是一項節(jié)能技術，這點是毋庸置疑的，但是并不是所有的節(jié)能技術在任何情況下都適合使用，技術要因時因地制宜，具體情況具體分析。目前國內(nèi)有些城市為了推廣地源熱泵，以政府文件的形式“一刀切”式的推廣，要求新建建筑強制使用地源熱泵，這其實是不可取的。除此之外，也有一些項目為了得到國家和當?shù)卣难a貼，就刻意地集成了如地源熱泵等大量的節(jié)能技術，在各種評選中獲得了不少綠色建筑、節(jié)能建筑的稱號，但實際上節(jié)能的真正效果如何，卻少有人問津。龍惟定說，這種“技術至上”的觀點應該摒棄，我們要做的是科學地、有序地去推廣節(jié)能技術。衡量建筑是否綠色、節(jié)能，不能以用了多少技術去考察，而應該以具體的節(jié)能量說話。

      龍惟定告訴記者，目前一些項目號稱應用了地源熱泵，可以實現(xiàn)多大比例的節(jié)能，這往往都是理論推算的結果，而不是實際的節(jié)能量。其實即便應用了地源熱泵這種節(jié)能技術，如果設計不合理，很可能沒有任何的節(jié)能效果。在暖通電氣行業(yè)，“大馬拉小車”的現(xiàn)象相當普遍，應用地源熱泵也是一樣，目前的普遍現(xiàn)象是系統(tǒng)負荷設計過大，國內(nèi)空調(diào)裝機與實際使用相差幾倍的情況比比皆是。這樣的系統(tǒng)其節(jié)能效果顯然要大打折扣。因此，我們不能只關注使用了哪些技術，而是應該切實把這些技術用好，因為節(jié)能是整個系統(tǒng)的節(jié)能。他說，對技術要多元化評價，不能“非此即彼”、“非黑即白”。這世界上沒有哪項技術一用就節(jié)能，也沒有哪項技術絕對不節(jié)能，要有辯證的思維。工程師和專家的責任是如何揚長避短、取長補短，符合科學規(guī)律。

      其實，地源熱泵系統(tǒng)并不是一個簡單的系統(tǒng)，由于涉及到對地下資源的應用，尤其應該慎重。盡管到目前為止，其應用對生態(tài)的破壞程度、對地下溫度場的影響等等還沒有確切的數(shù)據(jù)可以證明，但是業(yè)內(nèi)人士必須對這些給予足夠的關注。從這個角度而言，更應該本著科學、可持續(xù)的態(tài)度去推廣。龍惟定尤其談到了地下水水源熱泵的應用。他說，包括上海在內(nèi)的很多城市，地面沉降都比較嚴重，這些地區(qū)都不適合應用地下水源熱泵。盡管在地源熱泵技術規(guī)范中明確規(guī)定，使用地下水源熱泵要實現(xiàn)100%回灌，但目前的實際情況是，絕大部分工程都無法實現(xiàn)完全回灌，這主要是由于地下壓力大，進行回灌相當困難。而即便回灌回去，對生態(tài)也會產(chǎn)生影響，地下水中的微生物和地面的微生物因為這種開采和回灌都有可能引起變異，而這種對生態(tài)的污染是不可逆的，一旦造成破壞，無法挽回。龍惟定說，今年起，上海新建的保障房小區(qū)，規(guī)定必須打水井，用于在重大災害情況下為居民提供飲用水?？梢姡叵滤Y源是何等的重要，絕不能污染或浪費。

      “能源總線”的節(jié)能意義

      談到如何實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能，龍惟定告訴記者，在地源熱泵、水源熱泵集成應用的場合，能源總線就是很好的方式。在計算機科學中，總線是一種計算機的內(nèi)部結構，它是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道，計算機的各個部件通過總線相連接，外部設備通過相應的接口電路也與總線連接。而在地源熱泵系統(tǒng)中，“能源總線（energy bus）”，就是將來自于可再生能源或未利用能源的熱源或熱匯水，通過作為基礎設施的管網(wǎng)，輸送到用戶。在用戶端，總線來的水作為水源熱泵的熱源或熱匯，經(jīng)換熱后回到源頭，或排放（地表水）、或循環(huán)再次換熱（通過換熱器與各種“源”和“匯”耦合）、或回灌（地下水）。能源總線系統(tǒng)送往末端用戶的冷媒不是冷凍水,而是從天然冷源(熱源)得到的冷(熱)媒水,各個能源中心內(nèi)僅配備熱交換設備和循環(huán)動力設備，各末端用戶單獨配置水源冷水機組或熱泵機組,利用集中管網(wǎng)送來的冷(熱) 媒水,制取冷或熱,滿足用戶改善室內(nèi)環(huán)境的需求。

      龍惟定解釋，根據(jù)當?shù)刭Y源條件，能源總線的“源”和“匯”可以不止一個；用戶可以是建筑、可以是建筑物的每一層樓（例如美國紐約在世貿(mào)遺址上重建的“自由塔”大廈）、可以是每戶住宅套房（每戶一套的水源變冷媒流量VRF機組）、甚至可以是每間房間（酒店，用水環(huán)熱泵系統(tǒng)）。所以它既可以區(qū)域規(guī)模的優(yōu)勢充分利用天然冷源,又可解決末端負荷變化帶來的系統(tǒng)能效問題,利于單體建筑按照實際情況進行獨立的負荷調(diào)節(jié)。

      應用能源總線有幾大突出優(yōu)勢，龍惟定說，一是規(guī)?；褂锰烊焕?熱)源,提高可再生能源使用的經(jīng)濟效益；二是由于建筑群同時使用系數(shù)的存在,集中的冷卻水系統(tǒng)總流量比分散式減少。三是在末端設備為水源熱泵機組的時候,能夠?qū)崿F(xiàn)同時供冷和供熱,此時可以回收建筑物內(nèi)的余熱；四是集中的排熱,可有效緩解城市局部熱排放造成的熱島效應。五是因冷卻水溫度常高于土壤溫度,因此集中式管網(wǎng)的管道可直埋,減少保溫成本；六是減少了冷卻塔維護費用,節(jié)約水資源；還有很重要的一點是計費方便,公共分攤部分僅為循環(huán)水泵的運行費、水泵、管網(wǎng)與換熱器的初投資費用。龍惟定說，能源總線系統(tǒng)適用于空調(diào)負荷錯峰型的綜合社區(qū),如果附近有大量天然冷源可以利用,降低供水溫度,利于提高機組的COP ,也利于拉大供回水溫差,減小輸送能耗. 末端用戶負荷率較低的區(qū)域應用能源總線比應用區(qū)域供冷系統(tǒng)要更適合。

      期待行業(yè)進步

      采訪已進入尾聲，龍惟定教授告訴記者，目前國內(nèi)做了大量的地源熱泵項目，但是真正取得翔實的數(shù)據(jù)和節(jié)能成效的并不多。他認為行業(yè)要發(fā)展，應該解決幾個方面的問題：首先是完善相關的行業(yè)標準。盡管我國已經(jīng)出臺了地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范，但是標準還不夠精細，相關的計算方法、配套手冊等還不夠完備。其次，設計院所應該更多地承擔起責任。設計對于整個系統(tǒng)的成敗其實是起著至關重要的作用，絕不能隨意地把設計交由供應商去做，設計師要履行自己的職責。而且還應該與地質(zhì)工作者協(xié)調(diào)和配合，相對而言，地礦部門對地質(zhì)的分析和計算更嚴謹也更精細?！暗叵隆钡目辈楣ぷ骱汀暗厣稀钡脑O計工作應該協(xié)調(diào)配合，這樣才能真正把節(jié)能技術做好，實現(xiàn)節(jié)能效果。最后，龍惟定提到，政府應該起到一個引導作用，但是不宜過度干涉。行業(yè)的發(fā)展要遵從市場的規(guī)律，最終實現(xiàn)健康、良性前行。

      此外，他還提醒，平衡不僅是冬夏負荷的平衡，還與用熱時間長短與熱強度有關。也就是說要給系統(tǒng)以“喘息”的機會。例如，盡管在我國某些地區(qū)（例如沈陽市）其冬夏負荷基本相等，但如果項目需求是夏季10小時空調(diào)，冬季24小時采暖，就又帶來了“時間”上的不平衡；再比如白天用地源熱泵供冷供熱、夜間利用低谷電力繼續(xù)用地源熱泵蓄冷蓄熱，不留“喘息”時間，就造成強度上的不平衡。這些都會產(chǎn)生問題。忽略了熱平衡的項目在運行幾年后，效果不容樂觀。

      總之，龍惟定認為，蓄放熱的平衡是地源熱泵技術實現(xiàn)節(jié)能的前提，對此，他有過不少對實際案例的數(shù)據(jù)分析，也有力地證明了這一觀點。

      專家簡介：

      龍惟定，同濟大學教授，博士生導師同濟大學中德工程學院教授、中英可持續(xù)研究院副院長。

      1970年畢業(yè)于北京清華大學供熱通風專業(yè)。1981年在中國建筑科學研究院空氣調(diào)節(jié)研究所研究生畢業(yè)。1983年在同濟大學獲工學碩士學位。曾主持或參與數(shù)十項科研項目，參加過上百項全國的和上海市的重大工程項目的咨詢、評審工作。在國內(nèi)外學術期刊和學術會議上發(fā)表過二百余篇論文。有近十部部專著和譯著出版。曾主持建立國內(nèi)第一個復合型的"建筑設備工程與管理"本科專業(yè)。 

      龍惟定教授現(xiàn)擔任國際制冷學會科技理事會成員、E學部（即空調(diào)熱泵熱回收學部）主席。2000年1月起擔任中國制冷學會常務理事；全國暖通空調(diào)學會副理事長；中國建筑學會建筑熱能動力分會理事、建設部建筑節(jié)能專家委員會委員；上海市制冷學會副理事長；上海市建交委科技委員會委員等職。同時還兼任中國科學院上海高等研究院低碳城市研究中心顧問教授、江蘇省綠色建筑工程研究中心顧問、中建國際機電事業(yè)部技術顧問等職務。(文/本刊特約記者 于秋)

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