【提示閱讀】山東省在日前出臺的《山東省節(jié)約能源“十二五”規(guī)劃》提出,積極推動地?zé)崂?通過加大財政資金引導(dǎo),強(qiáng)化示范帶動,積極推廣滿足環(huán)保和水資源保護(hù)要求的地?zé)峁┡?、供熱水技術(shù)和產(chǎn)品；建設(shè)一批地源熱泵應(yīng)用重大示范項目。到2015年,新增地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積3000萬平方米。

    今冬,山東能源肥礦集團(tuán)機(jī)關(guān)大樓供暖用上了淺層地?zé)崂醚b置——地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。走進(jìn)集團(tuán)機(jī)關(guān)辦公室,開啟空調(diào)開關(guān),陣陣暖流從出風(fēng)口噴涌而出。

    地源熱泵是什么?地源熱泵空調(diào)與傳統(tǒng)的空調(diào)有什么不同?它到底有哪些優(yōu)點……帶著一連串問號,11月25日,記者來到了肥礦集團(tuán)機(jī)關(guān)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制中心,實地探尋地源熱泵的奧秘。

    夏天的能量冬天用

    在地源熱泵設(shè)備控制室里,負(fù)責(zé)工程施工的山東龍興地質(zhì)工程公司技術(shù)員繆蒙正和同事一起整理相關(guān)技術(shù)資料,得知記者的來意后,他介紹起了地源熱泵的基本概況:地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源運(yùn)行的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備,不光可以供熱,而且可以制冷。通過把熱交換器埋于地下,讓水在高強(qiáng)度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動,從而實現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行冷熱交換的目的。

    “地源熱泵與傳統(tǒng)的空調(diào)有什么不一樣呢?”記者問。

    繆蒙介紹道:二者的區(qū)別在于,傳統(tǒng)的空調(diào)主要是與室外空氣進(jìn)行熱交換,而地源熱泵主要是與地下土壤進(jìn)行熱交換。夏季,在為室內(nèi)提供冷氣的同時,其廢熱不再是排入空氣中,而是儲存于地下,以此提高冬季供暖的效率；到了冬季,室內(nèi)供暖的大部分能量來自于地下,利用地下土壤的溫度來為室內(nèi)提供免費(fèi)的熱能,而土壤溫度的降低又為下一季節(jié)的空調(diào)帶來冷源。因此,地源熱泵更多地是在室內(nèi)和地下轉(zhuǎn)移能量,而不是創(chuàng)造熱量。在這個過程中,土壤提供了一個很好的免費(fèi)能量倉庫,這樣就實現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)換。由于地源熱泵是在土壤和室內(nèi)空氣之間工作,二者的溫差較室內(nèi)外空氣溫差要小很多,所以它的工作效率非常高,是目前國際上最先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)。

    繆蒙的一席話讓記者回想起一個場景:炎炎夏日的城市里,每當(dāng)從一些商場、店鋪前路過時,與人差不多高的碩大空調(diào)外機(jī)噴出滾滾熱浪,讓人避之不及。而對于地源熱泵來說,原本這些空調(diào)外機(jī)噴出的廢熱卻成為冬季用來取暖的寶貴熱源,真的很神奇!

    記者設(shè)想,假如在像濟(jì)南、青島這樣的城市里,能夠普及地源熱泵技術(shù)的話,夏季的城市“熱島”效應(yīng)說不定就能減少很多；同時,夏季儲存下的能量,又能解決冬季的供暖難題。

    像抽水那樣抽取能量

    11月25日,記者在肥礦集團(tuán)的地源熱泵設(shè)備控制室里看到,三臺油罐車大小的設(shè)備依次排開。負(fù)責(zé)看護(hù)設(shè)備的博愛公司機(jī)電維修部牛曉波介紹說:這是熱泵機(jī)組,相當(dāng)于地源熱泵的“心臟”,每一臺機(jī)組都對應(yīng)相應(yīng)的供熱區(qū)域。這些地源熱泵機(jī)組負(fù)責(zé)把地下蘊(yùn)含的能量抽取出來,再經(jīng)過換熱技術(shù)輸送到地面建筑中進(jìn)行室溫的調(diào)節(jié)。

    記者看到,控制室內(nèi),連接著整臺機(jī)組的輸水管道有水桶般粗細(xì),它們一頭連著供暖的機(jī)關(guān)辦公樓,一頭連著大地。牛曉波說,這些管路相當(dāng)于我們?nèi)梭w內(nèi)的血管,粗的管道相當(dāng)于大動脈,最細(xì)最末端的管道就是毛細(xì)血管了!這些“毛細(xì)血管”分別分布在地下和建筑物內(nèi),能量就是依靠他們來吸收和傳遞的。

    “為什么稱之為地源熱泵呢?”記者不解。繆蒙介紹說,這是因為在自然界中,水總是由高處流向低處,熱量也總是從高溫轉(zhuǎn)向低溫。但人們通過采用水泵,可以把水從低處提升到高處。同樣的道理,人們發(fā)明了可以抽取能量的熱泵,可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以,熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置,工作時它本身消耗很少一部分電能,卻能從環(huán)境介質(zhì)(水、空氣、土壤等)中提取4-7倍于電能的裝置,提升溫度進(jìn)行利用,通常地源熱泵消耗一千瓦的電能可以得到4倍以上的熱量或5倍以上的冷量,這也是熱泵節(jié)能的原因。

    “這太劃算了,用一度電就可以換來好幾倍的能量,這簡直就是一本萬利的買賣!”記者贊嘆道。

    腳下踩著能量交換車間

    “為了將埋藏于地下的地?zé)崮芰刻崛〕鰜?我們還要在地下建立一套能量交換系統(tǒng),也就是通常采用的垂直埋管系統(tǒng)。”山東龍興地質(zhì)工程公司地源熱泵空調(diào)項目部經(jīng)理李軍介紹,現(xiàn)在通常采用閉式埋管系統(tǒng),即通過鉆探的方式將“U”形管埋入地下50米-150米的深度,管內(nèi)注入防凍液之類容易傳遞冷量的液體,便于吸取蘊(yùn)含在地下深層土壤的熱量,并將“U”形管上端兩個開口接入地源熱泵機(jī)組形成封閉式循環(huán)傳遞系統(tǒng)；另一方面,也由地源熱泵機(jī)組向建筑物室內(nèi)方向建立類似的循環(huán)傳遞系統(tǒng),兩者在機(jī)組內(nèi)進(jìn)行冷熱能量交換,并將采自地下的冷熱能量輸送到室內(nèi)調(diào)節(jié)空氣溫度。

    “這樣的系統(tǒng)建立之后,就意味著地源熱泵系統(tǒng)的建成,一經(jīng)啟動,就可以通過水循環(huán)系統(tǒng),源源不斷地將地下的能量提取出來,用于日常室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)或其它用途,機(jī)組的功率大小和埋管的數(shù)量取決于供熱和制冷面積。”李軍說。據(jù)他介紹,肥礦集團(tuán)在安裝地源熱泵過程中,利用操場空間進(jìn)行鉆孔埋管,施工的鉆孔埋管深度為50米,實施了950套埋管,總計埋管長度達(dá)20多萬米。整個空調(diào)系統(tǒng)投入使用后,可以為總建筑面積達(dá)28500平方米的辦公樓提供可靠的制熱和制冷服務(wù)。

    李軍所介紹的鉆孔埋管場地就位于肥礦集團(tuán)辦公樓西側(cè)的操場,來到操場可以看到,隨著工程的竣工,工人師傅正在對場地進(jìn)行整修,不久將完全恢復(fù)操場的原貌。以后,當(dāng)你在操場上遛彎兒時,如果不是事先知道,你無論如何也想不到,就在你的腳下,有一個大規(guī)模的能量交換車間正在晝夜不停地運(yùn)行著,它在無聲無息中創(chuàng)造著冬日里的溫暖和夏日里的涼爽。

    地?zé)釕?yīng)用將更普遍

    據(jù)了解,我國是一個以中低溫地?zé)豳Y源為主的國家,地?zé)崮茉刺N(yùn)藏豐富。以我省為例,初步估算200米深度內(nèi)蘊(yùn)藏的地?zé)崮苜Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約131.4億噸,相當(dāng)于我省煤炭總地質(zhì)儲量的40%,地?zé)豳Y源潛在經(jīng)濟(jì)價值6.5萬億元以上。而且,建筑能耗目前約占我國總能耗的30%左右,這個比例還在不斷增加,因此,在建筑節(jié)能領(lǐng)域推行太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉辞熬皬V闊。近年來,已經(jīng)呈現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢。

    從目前市場來看,全國地源熱泵市場銷售額已超過80億元,并以每年20%以上的速度在增長。同時,地源熱泵系統(tǒng)的初裝費(fèi)也大幅度下降,由最初的每平方米建筑面積需要400元到450元,降低到目前的220元到320元,公眾對地源熱泵的認(rèn)知度也有了很大提高。

    山東省在日前出臺的《山東省節(jié)約能源“十二五”規(guī)劃》提出,積極推動地?zé)崂?通過加大財政資金引導(dǎo),強(qiáng)化示范帶動,積極推廣滿足環(huán)保和水資源保護(hù)要求的地?zé)峁┡?、供熱水技術(shù)和產(chǎn)品；發(fā)展地?zé)狃B(yǎng)殖、地?zé)崦窬?、地?zé)豳e館、地?zé)後t(yī)療保健和地?zé)嵝蓍e度假等；建設(shè)一批地源熱泵應(yīng)用重大示范項目。到2015年,新增地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積3000萬平方米。
 

責(zé)編：dongj