近日，國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目：長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)高效應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范順利實(shí)施，并取得豐碩成果。

重慶市涪陵區(qū)CBD中央商務(wù)區(qū)（一期）江水源熱泵示范工程

 
地表水水源熱泵系列標(biāo)準(zhǔn)

 
重慶大劇院江水源熱泵示范工程

 
SRBLG500高效節(jié)能水源熱泵機(jī)組
 

重慶嘉陵制冷空調(diào)設(shè)備有限公司水源熱泵產(chǎn)業(yè)基地

　　2006年年底，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出把節(jié)能減排作為經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的突破口和重要抓手。自此，節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作被提升到一個(gè)前所未有的高度。在這個(gè)宏偉的藍(lán)圖中，水——大自然的生命之源，正越來(lái)越多地承載著人們建設(shè)家園，美化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，造福子孫后代的期望。

　　適應(yīng)可再生能源建筑應(yīng)用需求 提高地表水水源熱泵整體科技水平

　　我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)能源提出了更高的要求。為此，《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》將可再生能源開(kāi)發(fā)利用作為未來(lái)優(yōu)先發(fā)展的重要技術(shù)領(lǐng)域之一。自上世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)就開(kāi)展了熱泵方面研究，取得了一定的成果，但總體上來(lái)看，我國(guó)地表水水源熱泵技術(shù)的研究還存在技術(shù)集成、系統(tǒng)模式識(shí)別和設(shè)計(jì)不足、取水—水處理技術(shù)缺陷較大、基本數(shù)據(jù)獲取及相關(guān)理論分析和軟件系統(tǒng)的研發(fā)不足等重要問(wèn)題。

　　為了落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略任務(wù)，保障重慶市“十一五”規(guī)劃對(duì)能源的需求，推進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌綜合示范建設(shè)，2007年開(kāi)始，重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心聯(lián)合重慶大學(xué)、重慶嘉陵制冷空調(diào)設(shè)備有限公司、中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院等10余個(gè)單位，結(jié)合重慶市地表水水源熱泵的工作需求和現(xiàn)有工作基礎(chǔ)，以長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水應(yīng)用為對(duì)象，承擔(dān)了國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)高效應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”，項(xiàng)目總投入5811萬(wàn)元，其中國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)1843萬(wàn)元，地方財(cái)政和企業(yè)配套資金3968萬(wàn)元。

　　項(xiàng)目設(shè)置了“取水—水處理關(guān)鍵技術(shù)與成套化設(shè)備研究”“高效地表水水源熱泵機(jī)組及輸配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研究”和“地表水水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用支撐技術(shù)與優(yōu)化集成研究與示范”等3個(gè)課題。三年多來(lái)，項(xiàng)目組投入近200名科研人員，通過(guò)深入研究，開(kāi)發(fā)了適應(yīng)長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源條件的高效水源熱泵機(jī)組及輸配系統(tǒng)，研究和突破了取水—水處理和系統(tǒng)應(yīng)用保障關(guān)鍵技術(shù)，建立健全了長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和圖集，并建設(shè)了集成化的示范工程，形成了經(jīng)濟(jì)、適用、高效的地表水水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)模式、工程模式和管理模式，初步建立了在長(zhǎng)江流域開(kāi)展地表水水源熱泵推廣應(yīng)用的科技支撐體系。

　　項(xiàng)目立足于國(guó)家和地方的需求，通過(guò)集成創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)突破，基本攻克了在含沙量或含藻量較高的地表水區(qū)域經(jīng)濟(jì)高效地開(kāi)展水源熱泵應(yīng)用的關(guān)鍵難題，大大地提高了熱泵設(shè)備在地表水水源條件下的適應(yīng)能力和能效，實(shí)現(xiàn)了取水—水處理技術(shù)的設(shè)備化和簡(jiǎn)易化，并從其輸配系統(tǒng)優(yōu)化、水環(huán)境影響及控制、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面建立了應(yīng)用保障技術(shù)體系。整體上提高了我國(guó)地表水水源熱泵的科技水平。同時(shí)，還建立了一支跨學(xué)科的、技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用相結(jié)合的人才隊(duì)伍，對(duì)于提高我國(guó)地表水水源熱泵的總體工作水平做出了積極貢獻(xiàn)。

　　學(xué)科交叉合作解決行業(yè)關(guān)鍵難題 實(shí)現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益雙贏(yíng)

　　開(kāi)式地表水水源熱泵系統(tǒng)的能效要明顯高于閉式地表水水源熱泵系統(tǒng)，但其在較高含沙量和藻密度情況下存在易腐蝕、易堵和換熱效率低的問(wèn)題。針對(duì)這一難題，項(xiàng)目采取熱泵機(jī)組和取水處理設(shè)備同時(shí)分擔(dān)的技術(shù)路線(xiàn)，一方面研發(fā)適應(yīng)性機(jī)組以提高其在高效換熱工況下對(duì)水質(zhì)的適宜性，降低水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，另一方面研發(fā)簡(jiǎn)易化和設(shè)備化的取水水處理技術(shù)和設(shè)備，降低取水水處理的成本和實(shí)施難度，通過(guò)學(xué)科交叉，共同解決制約開(kāi)式地表水水源熱泵應(yīng)用的難題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏(yíng)。
 

　　在高效換熱水源熱泵機(jī)組方面，成功搭建了水源熱泵機(jī)組在水質(zhì)（含沙量和濁度）變化下的動(dòng)態(tài)性能模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立了水源熱泵機(jī)組動(dòng)態(tài)性能仿真模型，利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和仿真模型，完成了不同水質(zhì)條件下的水源熱泵機(jī)組性能變化實(shí)驗(yàn)，基本掌握了長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源水質(zhì)條件對(duì)水源熱泵機(jī)組性能影響的規(guī)律，提出了長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源熱泵機(jī)組水質(zhì)建議標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中增設(shè)過(guò)冷經(jīng)濟(jì)器增大過(guò)冷度，提高了半封閉螺桿壓縮機(jī)的效率；通過(guò)從膨脹閥節(jié)流前引一分支管路至壓縮機(jī)吸入端或者吸收過(guò)冷經(jīng)濟(jì)器的閃發(fā)蒸汽，直接導(dǎo)入壓縮機(jī)吸入端均可實(shí)現(xiàn)直接冷卻壓縮機(jī)線(xiàn)圈，從而解決熱泵熱水機(jī)排氣溫度過(guò)高的問(wèn)題；通過(guò)在水源熱泵機(jī)組進(jìn)水端設(shè)置特殊裝置，并將換熱器內(nèi)部的水流速度控制在1.5—2.0m/s范圍，結(jié)合采用耐腐蝕、抗沖擊能力強(qiáng)的鎳銅管和復(fù)合管板，并進(jìn)行系統(tǒng)管路優(yōu)化設(shè)計(jì)，使水源熱泵機(jī)組在具有較好的耐蝕性和抗沖擊能力的前提下保持了良好的換熱性能，成功研制出了適應(yīng)長(zhǎng)江流域水溫水質(zhì)特點(diǎn)，具有防蝕、防堵、防垢性能的200kW、500kW高效節(jié)能地表水水源熱泵機(jī)組和300kW、500kW高效節(jié)能水源熱泵熱水機(jī)，實(shí)現(xiàn)在具有抗腐蝕、防微生物和易清洗性能的基礎(chǔ)上，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的節(jié)能產(chǎn)品能效指標(biāo)高15%以上、比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率提高了30%；建立了輸配系統(tǒng)能耗模型，提出了地表水水源熱泵系統(tǒng)的臨界取水高差概念及其計(jì)算確定方法，得出了總能耗最小的冷卻水最佳溫差，與傳統(tǒng)運(yùn)行模式相比，所提出的最佳溫差下的運(yùn)行模式可節(jié)能4.5%—6.5%，建立了水源熱泵結(jié)合蓄能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)空調(diào)負(fù)荷預(yù)測(cè)體系、優(yōu)化控制模型和評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了新型的簡(jiǎn)便式能量型計(jì)量方法，得出了地表水水源熱泵系統(tǒng)主要耗能設(shè)備耗能比例，并提出了地表水水源熱泵系統(tǒng)的控制邏輯以及控制參數(shù)的確定方法。

　　在水源、取水、水處理技術(shù)方面，首次針對(duì)水源熱泵應(yīng)用需求全面地獲取了三峽水庫(kù)試運(yùn)行期間長(zhǎng)江、嘉陵江典型江段、地下潛流水和城市內(nèi)湖及水庫(kù)等水體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資源分布圖，并建立了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；首次針對(duì)長(zhǎng)江上游地區(qū)各類(lèi)地表水體水源特點(diǎn)和水源熱泵技術(shù)需求，較完整地構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)適用的取水與水處理技術(shù)體系，包括：針對(duì)江水源直接取水的側(cè)向流翼片斜板高效除沙取水頭部、具有微細(xì)沙去除能力的改進(jìn)型水力旋流除沙器、自動(dòng)清洗分級(jí)過(guò)濾器和水源熱泵專(zhuān)用濾水器；針對(duì)潛流水取水的改良型貼礫過(guò)濾器及其安裝工藝和改進(jìn)型濾床清淤工藝；針對(duì)城市內(nèi)湖取水的超聲波微濾除藻過(guò)濾器和防堵除沙型湖庫(kù)取水凈水一體機(jī)等，所開(kāi)發(fā)的技術(shù)較目前所采用技術(shù)系統(tǒng)化更高，大大降低了單位熱效率的增量成本，并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備化和簡(jiǎn)易化，使得在高含沙量和高藻量水源條件下經(jīng)濟(jì)高效、便捷地開(kāi)展地表水水源熱泵應(yīng)用成為可能。

　　在應(yīng)用保障技術(shù)和平臺(tái)建設(shè)方面，在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)地研究了地表水水源熱泵機(jī)組尾水排放對(duì)水環(huán)境的影響，提出了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、綜合評(píng)價(jià)方法和降低水環(huán)境影響的最優(yōu)排放方式及其設(shè)計(jì)技術(shù)；建立了建筑全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷、地表水規(guī)模、空調(diào)系統(tǒng)的模擬分析方法，開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)工程應(yīng)用計(jì)算分析設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助軟件；針對(duì)三峽水庫(kù)蓄水后長(zhǎng)江上游地區(qū)地表水水文、水沙特征，結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)的研究成果和工程示范經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)首次編制了《重慶市地表水水源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用管理規(guī)定》《地表水水源熱泵系統(tǒng)適應(yīng)性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》《地表水水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《地表水水源熱泵系統(tǒng)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》《地表水水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)規(guī)程》《地表水水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖集》，形成了初步的標(biāo)準(zhǔn)體系，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白；確定了地表水水源熱泵系統(tǒng)集成優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)值，提出了系統(tǒng)集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、重點(diǎn)環(huán)節(jié)、節(jié)能控制策略及最優(yōu)的江水設(shè)計(jì)溫度取值。通過(guò)上述成果，系統(tǒng)地建立了地表水水源熱泵應(yīng)用支撐技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系。綜合應(yīng)用上述技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行能效較使用前提高20%以上，環(huán)境影響降低到標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。所建立的標(biāo)準(zhǔn)體系不僅可促進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，而且可提高建設(shè)質(zhì)量，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約運(yùn)行管理費(fèi)用20%以上。

　　截至目前，項(xiàng)目已研制新產(chǎn)品、新工藝、新裝置12項(xiàng)；申請(qǐng)專(zhuān)利22項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)；發(fā)表技術(shù)論文60余篇；主持和參與編制地方標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)；成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用數(shù)4項(xiàng)，成果轉(zhuǎn)讓獲得收入500多萬(wàn)元。項(xiàng)目已培養(yǎng)博士1人、碩士31人、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員190人，為承擔(dān)單位培養(yǎng)了一支技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用相結(jié)合的人才隊(duì)伍。組織實(shí)施示范工程8個(gè)，總面積近30萬(wàn)平方米，示范工程系統(tǒng)能效提高20%以上。項(xiàng)目累計(jì)取得經(jīng)濟(jì)效益13395萬(wàn)元，整個(gè)項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電近1250萬(wàn)度，年減排二氧化碳約1.5萬(wàn)噸，年減排二氧化硫約121.5噸。項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用前景廣闊，按照取長(zhǎng)江水量的1%計(jì)算（水體按靜止流體計(jì)算，取1%的水量造成長(zhǎng)江水體溫升0.10℃，若考慮流動(dòng)，散熱等因素，溫度變化將會(huì)更?。蓾M(mǎn)足3000多萬(wàn)平方米的公共建筑空調(diào)需求，按現(xiàn)有示范工程投資成本統(tǒng)計(jì)，每平方米投資約326.9元，則產(chǎn)生119.1億元的市場(chǎng)效益。對(duì)于在具有適合條件的地區(qū)實(shí)現(xiàn)2020年可再生能源在建筑領(lǐng)域消費(fèi)比例占建筑能耗的15％以上提供了強(qiáng)有力的科技支撐。
 

    重慶已初步建立相對(duì)完善的地表水水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，該標(biāo)準(zhǔn)體系已為重慶市地表水水源熱泵建筑應(yīng)用的實(shí)施提供了有效的工程指導(dǎo)和技術(shù)借鑒，目前重慶市已實(shí)施完畢和正在實(shí)施的水源熱泵示范工程共22個(gè)，示范面積達(dá)292萬(wàn)平方米。

責(zé)編：dongj