“前”“后”兼顧 “上”“下”配合
——江蘇省制冷學(xué)會副理事長、南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司暖通空調(diào)專業(yè)總工程師張建忠談行業(yè)發(fā)展
中國地源熱泵行業(yè)近些年來的發(fā)展狀況如何？江蘇作為一個經(jīng)濟發(fā)達的東部沿海大省，地源熱泵又有怎樣的發(fā)展前景和勢頭？日前，江蘇省制冷學(xué)會副理事長、南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司暖通空調(diào)專業(yè)總工程師張建忠做客本刊，對于上述問題發(fā)表了看法。
中國地源熱泵行業(yè)后來居上
早期世界地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用主要集中在北美和歐洲，但這些年來中國的發(fā)展已超越了許多國家。據(jù)報道，2010年中國已躍居世界地源熱泵應(yīng)用的第二位，僅次于美國。從范圍來看，目前國內(nèi)各地均有地源熱泵項目的分布，但主要集中在北京、天津、山東、河南、西安、江蘇等地；從產(chǎn)業(yè)來看，目前國內(nèi)的水源熱泵生產(chǎn)企業(yè)主要集中在山東、江蘇、北京以及廣東等省份。根據(jù)江蘇省可再生能源建筑中應(yīng)用的中長期規(guī)劃，從2009年起，未來五年，江蘇省計劃推廣地源熱泵技術(shù)應(yīng)用建筑面積達6788.2 平方米；未來10年，江蘇省計劃推廣地源熱泵技術(shù)應(yīng)用建筑面積將達到18352.8平方米左右。
近年我國地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用項目迅速增多，截止到2009年，應(yīng)用淺層地?zé)崮苓M行供暖和制冷的地源熱泵項目在我國已經(jīng)超過2000個，我國地源熱泵使用總面積已達1.39 億平方米。北京市采用淺層地?zé)崮芄┡娣e已達1500多萬平方米，沈陽達3400多萬平方米，河北省達920多萬平方米，天津、大連、西安等城市和山東、甘肅、江蘇、內(nèi)蒙古、吉林、江西等地區(qū)采用淺層地?zé)崮転槌鞘薪ㄖ┡拿娣e近年來迅速增加。按現(xiàn)在的速度，預(yù)計到2020年全國利用淺層地?zé)崮艿墓┡椭评涿娣e將達到2億多平方米，到2030年可能達到4億平方米，2050年可能達到10億平方米。
從全球著眼，我國地源熱泵行業(yè)在理論和實踐方面存在著優(yōu)勢與不足：
我們的優(yōu)勢在于，我國幅員廣闊，地表水、淺層地下水、土壤中可采集的低溫能源十分豐富，利用潛力巨大。我國很多地區(qū)夏季有制冷需求，冬季有供熱需要，大多地區(qū)地質(zhì)條件適合地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，這些都有利于地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。我國政府的高度重視與強有力的激勵政策，使得我國在較短的時間內(nèi)，無論是在地源熱泵技術(shù)研究、應(yīng)用方面都取得了令世人矚目的成果，包括不少專利技術(shù)、產(chǎn)品、理論研究成果、工程技術(shù)規(guī)范、規(guī)程、不同類型的示范工程的涌現(xiàn)。
但是，地源熱泵系統(tǒng)有各種不同類型，特別是“源”的情況千差萬別，我們雖然發(fā)展快，但畢竟時間短，某些方面的研究深度還明顯不夠，在關(guān)鍵設(shè)備及材料方面還有差距，從業(yè)企業(yè)技術(shù)與管理水平很不平衡，行業(yè)管理還不夠完善，一些項目不夠?qū)嵤┣髮崳瑳]有因地制宜，缺乏對資源條件作充分的勘察、分析與評估，導(dǎo)致一些項目沒有達到預(yù)期節(jié)能效果。
江蘇：以淺表地?zé)崂脼橹?多種形式并存
江蘇作為我國東部大省，經(jīng)濟發(fā)展迅速，其在地源熱泵應(yīng)用方面也有著自身的特點：江蘇有較長的海岸線，地質(zhì)條件適合土壤源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，同時有較豐富的地表水資源（長江水體）與地下水資源。江蘇城市化發(fā)展水平較高，城市污水處理設(shè)施集中，規(guī)模較大，便于污水資源的熱利用。
在江蘇省海水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用局限于沿海城市（連云港等），城市污水低溫?zé)嵩吹囊?guī)?；镁窒抻?-2公里距離內(nèi)建筑。江蘇地表水面廣量大，夏季最高水溫在28~31℃，冬季最低溫度4-8℃，有相當(dāng)?shù)臒崂脙r值，但許多水體冬季極端條件下溫度較低，不能滿足冬季全部熱負荷需求，地表水資源的利用受到一定的制約，盡管如此，江蘇省在地表水地源熱泵技術(shù)推廣應(yīng)用及其規(guī)模在全國還是領(lǐng)先的。江蘇地區(qū)有豐富地下水，但由于蘇南地區(qū)地面沉降現(xiàn)象一度較為明顯，地方政府較早頒布了限制地下水開采的地方法規(guī)。蘇北及蘇南長江附近地區(qū)，一些地方政府有條件允許地下水開采，但有關(guān)部門收取的水資源費比較高。江蘇地區(qū)淺表地層含水率較高（15%左右），單位地埋管換熱器換熱量較大，淺表地層地?zé)崂玫沫h(huán)境風(fēng)險低，因此江蘇省土壤源熱泵技術(shù)的開發(fā)利用項目最多，發(fā)展最快。
總的說來，江蘇省地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展很快。財政部和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部首批可再生能源示范項目中沒有江蘇地區(qū)的項目，第二批有兩個、第三、第四批江蘇均有八個項目被列為國家再生能源示范項目，前后得到了國家約2.5億元的專項財政資助經(jīng)費。2008年起，江蘇財政每年拿出1億元人民幣作為建筑節(jié)能專項資金，2008年獲得省財政專項資金資助的可再生能源建筑應(yīng)用項目達32項，2009年江蘇各地申請省建筑節(jié)能專項資金資助的項目達387項，入圍的有199項，其中大部分為可再生能源建筑應(yīng)用項目，地源熱泵應(yīng)用項目占了大部分。
江蘇省地源熱泵技術(shù)應(yīng)用具體形式包括土壤源（地埋管）地源熱泵系統(tǒng)如南京朗詩·國際街區(qū)、南京鋒尚國際公寓等項目；地下水地源熱泵系統(tǒng)項目如盱眙新四州國際大酒店等；海水源熱泵系統(tǒng)項目有連云港金蛤島溫泉度假村等；污水源熱泵系統(tǒng)項目有南通新城住宅小區(qū)等；江水源熱泵系統(tǒng)項目有南京鼓樓高科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)區(qū)域供冷供熱項目等；閉式湖水源熱泵系統(tǒng)有南京工程學(xué)院逸夫圖書信息中心等；開式湖水源熱泵系統(tǒng)有南京工業(yè)大學(xué)新校區(qū)圖書館等；土壤源熱泵復(fù)合冷卻塔冷卻的項目有宿遷海關(guān)大樓等；土壤源、閉式地表水換熱系統(tǒng)結(jié)合的復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)項目有鹽城工學(xué)院新校區(qū)圖書館等；土壤源與開式地表水源相結(jié)合的復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)項目有揚州“陽光美第”住宅小區(qū)等項目。各種形式地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用，為江蘇建筑節(jié)能與減排目標的實現(xiàn)做出了貢獻，也積累了不少經(jīng)驗與教訓(xùn)。
總之，江蘇省地?zé)豳Y源豐富，省內(nèi)大部分地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，蘇北個別城市為寒冷地區(qū)，全省范圍均有夏季供冷、冬季供熱需求，地源熱泵技術(shù)在江蘇有很好的應(yīng)用前景。推廣應(yīng)用地源熱泵技術(shù)也是江蘇省進一步推進建筑節(jié)能工作的主要技術(shù)路線。2011年起江蘇省政府將建筑節(jié)能專項資金提高到每年2億萬，重點鼓勵、支持可再生能源建筑應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)，未來五年地源熱泵技術(shù)會在江蘇得到更快、更好的發(fā)展。
因地制宜 實現(xiàn)“地上”與“地下”的配合
每個地方、每棟建筑都有負荷、氣候與資源條件差異，地源熱泵系統(tǒng)方案的選擇一定要因地制宜，因項目而異，要體現(xiàn)技術(shù)可靠、節(jié)能顯著、經(jīng)濟合理的原則。
地下水地源熱泵系統(tǒng)一般來說換熱效率最高，投資比地埋管系統(tǒng)少，但水質(zhì)良好的地下水是珍貴的資源，地下水源熱泵系統(tǒng)的地下水回路如果密封不嚴格，會導(dǎo)致外界的空氣與地下水接觸，導(dǎo)致地下水氧化，產(chǎn)生一系列的水文地質(zhì)問題，如地質(zhì)化學(xué)變化、地質(zhì)生物變化。地下水回路材料防腐處理不嚴格，地下水經(jīng)過系統(tǒng)后，水質(zhì)也會受到一定影響。如果地下水質(zhì)較差的話，地源熱泵系統(tǒng)管道、設(shè)備還必須考慮防污措施。另外，大量采用地下水，如無可靠的回灌，將會引發(fā)嚴重的后果，地下水大量不平衡開采會引起地面沉降、地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)問題。因此，地下水地源熱泵系統(tǒng)的環(huán)境風(fēng)險比其他系統(tǒng)更高。在地源熱泵技術(shù)推廣的初期，地下水地源熱泵系統(tǒng)所占比例較大。但由于監(jiān)管難度，地下水的回灌得不到可靠保證，許多地方對地下水的使用限制越來越嚴格，地下水地源熱泵系統(tǒng)所占地源熱泵系統(tǒng)項目總數(shù)的比例會越來越小。
地表水地源熱泵系統(tǒng)只能適用于附件有合適地表水資源的建筑，有的地表水體溫度波動大，特別是冬天某些時段沒法直接取熱供暖。但地表水地源熱泵系統(tǒng)（長江等良好的地表水體）可以應(yīng)用于區(qū)域性的空調(diào)與供熱工程，單個項目規(guī)?？梢院艽蟆?/span>
地埋管地源熱泵系統(tǒng)投資較高，施工復(fù)雜，施工過程中半成品、成品保護有一定難度，換熱效率沒有地下水系統(tǒng)高。但是地埋管系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)，環(huán)境風(fēng)險最低，適應(yīng)性最廣。
地源熱泵系統(tǒng)涉及空調(diào)制冷和地質(zhì)勘探等不同專業(yè)、行業(yè)，不同行業(yè)、專業(yè)合作，發(fā)揮各自專業(yè)特長解決各自的專業(yè)問題，互相協(xié)作解決交叉專業(yè)問題，是項目成功的關(guān)鍵。
有相當(dāng)一部分暖通專業(yè)設(shè)計工程師，對地源熱泵系統(tǒng)還缺乏全面的了解。要設(shè)計一個高質(zhì)量的地源熱泵系統(tǒng)，首先必須加強學(xué)習(xí)，包括對地源熱泵系統(tǒng)原理的理解、對規(guī)范的學(xué)習(xí)與掌握，對水源熱泵等設(shè)備的了解等。設(shè)計前，要對地?zé)豳Y源條件作充分的勘察評估，結(jié)合地域及項目特點，考慮熱平衡的必要性及適當(dāng)?shù)拇胧??！督K省地源熱泵工程技術(shù)規(guī)程》對江蘇地區(qū)地埋管地源熱泵系統(tǒng)的熱平衡要求做出了規(guī)定，提倡地埋管、地表水、冷卻塔、太陽能等相結(jié)合的復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)。
做好前期勘探 關(guān)注后期運行——項目成功的關(guān)鍵
南京市建筑設(shè)計研究院是較早從事地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的單位之一，先后完成了南京工程學(xué)院圖書信息中心閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、鹽城工學(xué)院圖書館地埋管、閉式地表水復(fù)合地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、揚州陽光美第住宅小區(qū)地埋管、開式地表水復(fù)合地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、宿遷海關(guān)大樓、國檢局大樓地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、南京朗詩國際街區(qū)二期、無錫朗詩國際街區(qū)、杭州朗詩國際街區(qū)等超低能耗建筑（合作設(shè)計）、南京市白下區(qū)八寶東街地埋管地源熱泵項目（毛細管頂棚輻射、熱濕獨立處理）、鼓樓軟件園長江水源熱泵區(qū)域空調(diào)等近30個地源熱泵系統(tǒng)項目的設(shè)計工作，取得了良好的效果 ，積累了一定的經(jīng)驗。
多年來，張建忠總工參加了不少項目的設(shè)計、評審與調(diào)研，他認為，要做好一個地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計，歸納起來包含幾個方面的內(nèi)容：一是做好前期地?zé)釛l件勘察、測試與評估工作，避免盲目性；二是要技術(shù)方案可靠，一方面 “源”要可靠，另外一方面要兼顧環(huán)保、安全等因素，要有長遠觀點，要評估實際的多種可能，確保系統(tǒng)長期安全可靠；三是要做好負荷計算及熱平衡計算，要有可靠的熱平衡措施；四是要選好熱泵等主要設(shè)備；五是要注重實際節(jié)能效果；六是要考慮經(jīng)濟合理性。為了行業(yè)的健康發(fā)展，還有很多工作要做，包括加強科研投入，包括對已建項目調(diào)查、評估、總結(jié)，包括對技術(shù)規(guī)范、規(guī)程的細化完善、包括加強行業(yè)管理、包括加強從業(yè)人員的專業(yè)培訓(xùn)等。相信，有各級政府的重視，有業(yè)內(nèi)科學(xué)技術(shù)人員的共同努力，我國地源熱泵行業(yè)一定會發(fā)展得更快、更好，我們行業(yè)一定可以為我國的節(jié)能減排作出更大的貢獻。
張建忠，南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司暖通空調(diào)專業(yè)總工程師，南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司建筑環(huán)境與節(jié)能研究中心主任，中國制冷學(xué)會空調(diào)熱泵專業(yè)委員會委員，江蘇省制冷學(xué)會副理事長，空調(diào)熱泵專業(yè)委員會主任委員。
先后主持完成三十多項工程的暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計任務(wù)，其中獲建設(shè)部優(yōu)秀工程設(shè)計二等獎二項、三等獎二項、江蘇省優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎三項、二等獎三項、三等獎三項。“南京工程學(xué)院圖書信息中心閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)” 等十多項可再生能源利用項目被列為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、江蘇省科技廳、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳或南京市建筑節(jié)能科技示范項目與政府財政資助項目。主持完成“吹吸式通風(fēng)特性研究”、“空氣源熱泵型冷熱水機組應(yīng)用及其空調(diào)系統(tǒng)特性研究”、 “地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地表水換熱器特性研究”等住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、南京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會下達的科研項目，參加完成國家十一五科技支撐計劃項目“長江中下游城市建筑節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究”、“防排煙空氣幕特性研究”、“中國東部雙層窗節(jié)能研究”等科研課題。先后獲省部級科技進步三等獎2項，市級科技進步三等獎2項，其他通過科技鑒定項目5項，多項成果達國內(nèi)領(lǐng)先水平。
主編《江蘇省地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》；參編《住宅設(shè)計資料集》、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇》、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施--暖通空調(diào).動力》、《江蘇省民用建筑工程施工圖設(shè)計文件（節(jié)能專篇）編制深度規(guī)定》。先后在《暖通空調(diào)》、《現(xiàn)代空調(diào)》、《地源熱泵》、《江蘇建筑》等刊物及“2007年國際制冷大會”等國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會議發(fā)表論文20多篇。
歡迎一切與地源熱泵行業(yè)相關(guān)的新聞包括但不限于投標中標、技術(shù)研發(fā)、新品發(fā)布、從業(yè)經(jīng)驗、施工技巧、成功案例、創(chuàng)新思維的資訊或論文類投稿，本網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部將擇優(yōu)在地源熱泵網(wǎng)微信公眾平臺（微信號：www-dyrbw-com，您也可掃描下面的二維碼）、新浪公眾平臺、地源熱泵網(wǎng)主站、《地源熱泵》雜志上刊登。投稿郵箱：dyrbw@dyrbw.com
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