
在陸特能源·2014第六屆中國(guó)地源熱泵行業(yè)高層論壇上發(fā)言
兩天的會(huì)議,我感到很有啟發(fā),地源熱泵非常重要。我講的也是大體這么幾個(gè)結(jié)構(gòu),一個(gè)是我們能源形勢(shì),一個(gè)是時(shí)間有限,形勢(shì)非常嚴(yán)峻。我們國(guó)家經(jīng)常說(shuō)我們是缺油少氣多煤,實(shí)際上煤在我們國(guó)家據(jù)說(shuō)也就幾十年的開采能力了。實(shí)際上還有200年左右。但是我們國(guó)家昨天有專家說(shuō)過(guò)了,我們超強(qiáng)度開采,所以煤礦也是在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)越來(lái)越少了。這個(gè)就是我們國(guó)家電力裝機(jī)容量的變化,這個(gè)速度是非??斓?,從遠(yuǎn)的我們不用說(shuō)了。
實(shí)際上是在1987年我們是1億千瓦,到了1997年是兩億千瓦,接近2000年是3億千瓦,到了2013年是12.5億千瓦,每年是10%幾的速度在發(fā)展,實(shí)際上也是經(jīng)濟(jì)告訴發(fā)展的需要,現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)。這意味著我們一個(gè)中國(guó)人是1千瓦。四方國(guó)家在數(shù)個(gè)千瓦到十個(gè)千瓦,但是總量我們是最高的,最簡(jiǎn)單的說(shuō)法,就是80年我們是6億噸,2000年是13億噸,建設(shè)小康社會(huì),經(jīng)濟(jì)翻兩番,能源翻一番。在2001年召開了國(guó)家的會(huì)議上,確定在2020年我們經(jīng)濟(jì)再翻兩番,能源再翻一番,這個(gè)2007年就達(dá)到了,提前了13年?,F(xiàn)在是36.2億噸,這個(gè)造成了巨大的環(huán)境問(wèn)題。我們一直是以煤炭為主,按照電的讀書來(lái)說(shuō)是80%,其中還有水利天然氣都占的比重不高。最典型的是霧霾,到冬天由于大量的煤炭燃燒還是很嚴(yán)重的。
PM2.5對(duì)人體是可吸入,吸進(jìn)去出不來(lái)了,隨著年紀(jì)的增加對(duì)身體有害的東西多。以北歐德國(guó)瑞典那些國(guó)家的辦事處,他們派出人來(lái),說(shuō)我不去北京工作,給多少錢也不去,身體第一。所以現(xiàn)在治理PM2.5是國(guó)家大事,而且PM2.5的污染源肯定是和現(xiàn)代化密切相關(guān),這個(gè)霾在中國(guó)的甲骨文就有,霾就是非水蒸氣的顆粒物,古人還是有一個(gè)區(qū)別,唐詩(shī)三百首中有十幾個(gè)是有這個(gè)字的,那個(gè)時(shí)候霾主要是自然界,大漠孤煙直,像這樣都是戰(zhàn)火風(fēng)暴造成的,現(xiàn)在都是人工污染。當(dāng)然對(duì)于油品的改善,工程楊灰等等,都有一系列的措施。但是鍋爐由小變大,從分散變集中,可以消滅大的顆粒物,過(guò)去我們叫P10,但是PM2.5對(duì)于一般中小型鍋爐就是集中采暖的鍋爐都沒(méi)有治理?,F(xiàn)在對(duì)于電廠現(xiàn)在能做到的,盡量做到達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)一些說(shuō)法,大家可能很熟悉,河北省我們京津冀,這個(gè)是全國(guó)污染的重點(diǎn),11個(gè)城市排在污染最重的前20位,其中7個(gè)城市排在前10位,這個(gè)京津冀的治理污染的任務(wù)的非常重,當(dāng)?shù)氐墓賳T就提出來(lái)了“沿途冒煙,人頭落地”這個(gè)就下了狠心了,這些得有具體瑣事,由于燃煤造成了很多人的過(guò)早死亡。
那么再一個(gè)要點(diǎn)就是區(qū)域能源站,這個(gè)實(shí)際上是在城市中集中供暖供冷,或則是供燃?xì)膺@樣的一個(gè)戰(zhàn)略的統(tǒng)稱,給主機(jī)學(xué)校機(jī)關(guān)提供各種能源的服務(wù),原來(lái)這些是分屬不同的部門,現(xiàn)在開始集中起來(lái)。這里邊冷熱供應(yīng),地源熱泵就起到了重要的作用。尤其在北方,這個(gè)能源站主要來(lái)自于熱泵或者是天然氣,現(xiàn)在大城市時(shí)間煤改燃,設(shè)備容量較大,有規(guī)模效益,較少占地面積,而且充分利用可再生能源,根據(jù)建筑物的需求不同,因?yàn)檫@個(gè)機(jī)關(guān)學(xué)校對(duì)這個(gè)需求是有周期波動(dòng)的,這個(gè)就使得設(shè)備的離機(jī)率提高,但是這些能源站都是現(xiàn)代化管理,需要大量的投資。
水地源熱泵尤其是在北方,它實(shí)際上是大型熱泵的一個(gè)基礎(chǔ),因?yàn)楸狈娇諝庠纯隙ú惶线m。但是要做到規(guī)模大,都是大規(guī)模,實(shí)際上中國(guó)的地源熱泵是領(lǐng)先世界的。我們的面積規(guī)模,國(guó)外是望塵莫及。我們動(dòng)不動(dòng)就是上百萬(wàn)平米的規(guī)模,這個(gè)國(guó)外沒(méi)有相關(guān)的政策法規(guī),所以我們有些地源熱泵的法規(guī)要是從國(guó)外直接引進(jìn)必須通過(guò)中國(guó)國(guó)情進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膶?,否則的話就會(huì)有問(wèn)題。這里北方的能源成本供大家參考,這個(gè)居民生活用電供暖費(fèi)每平方25元,公共建筑36以平米,而且是以高度3米3為計(jì)算,供冷費(fèi)一般是45,酒店60,因?yàn)榫频暌蟮氖?4小時(shí)。
能源的原理就簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō),原來(lái)我們供冷供熱不同的需求都有單獨(dú)的設(shè)備,現(xiàn)在一個(gè)能源站可以分別把冷熱兼顧再加供熱水,就是這樣把三分供變成三聯(lián)供,這個(gè)肯定可以充分提高,一個(gè)熱回收的,還有一個(gè)可再生能力,那么制冷熱泵的原理就不講了,接下來(lái)只強(qiáng)調(diào)一個(gè),熱泵的系數(shù)大家都知道,根據(jù)電廠加上發(fā)電輸電的綜合效率,我們可以先設(shè)30%,現(xiàn)在可能在提高。鍋爐效率是45%,但是有90%的,我們主要是燒煤,75%,熱泵的COP要大于2.5,所以熱泵節(jié)能是完全可能的。
熱泵是可再生能源的采掘機(jī)械。這里可利用的,其實(shí)在我們正常的供熱中,或者是能量中,占的非常之小,我們不管是從所有的能量,我們百分之多少是油,這些都是1%都不到,但是我們用熱泵來(lái)開采就會(huì)提高了。現(xiàn)在我們用熱泵可以把空氣中的低品位能源,水、地下水的低品位能源?,F(xiàn)在習(xí)近平主席提出來(lái)中國(guó)要進(jìn)行能源生產(chǎn)的革命,這個(gè)熱泵是一個(gè)主力軍。所以熱泵還是一個(gè)最好的能源方式,它有環(huán)保意義。還有電能中它是可再生的,電能可以長(zhǎng)具體輸送,這個(gè)輸送我們國(guó)家已經(jīng)解決了超高壓輸電問(wèn)題,這樣在數(shù)千公里的輸送中,損失不會(huì)超過(guò)10%,因?yàn)殡娔苁怯心芰繘](méi)有質(zhì)量的物質(zhì),它的質(zhì)量非常的小,它在導(dǎo)線中以光速來(lái)流動(dòng),它消耗的就是電阻熱,所以立即這個(gè)原理,可以把電能從很遠(yuǎn)的地方送到大城市用電的,送到千家萬(wàn)戶,如果我們輸送其他的不管是煤天然氣都要通過(guò)運(yùn)輸管道,還有很多的次生的污染和災(zāi)害,所以熱泵是一個(gè)非常好的方式。
國(guó)際上的能源站,發(fā)達(dá)國(guó)家是帶頭,據(jù)統(tǒng)計(jì)有1萬(wàn)多5個(gè)供熱供冷的能源站,日本因?yàn)榇缤链缃?,所以必須集中管理,這個(gè)是他們的一個(gè)特色,美國(guó)也有超過(guò)6000個(gè)區(qū)域供暖的。
我們國(guó)家近年來(lái)不管是廣州大學(xué)生天津市,等等紛紛建立能源站,所以這個(gè)概念大家都認(rèn)可。武漢東湖賓館搞得不錯(cuò),把原來(lái)的供熱水和冷的制冷機(jī),都淘汰了,然后用空氣源熱泵,這樣來(lái)解決供冷供熱和熱水供應(yīng)。天津市能源站2014年要建11個(gè)能源站,我們天津市的設(shè)計(jì)院的總工可能也在那個(gè)時(shí)候,也在做這個(gè)經(jīng)驗(yàn),而且在天津香格里拉召開全國(guó)暖通會(huì)議,就要參觀這些能源站的建設(shè),有興趣的同志可以去看。
下面重點(diǎn)講講解放南路的,其他的包括我們天津大學(xué)新小區(qū)也有,這里面的中心設(shè)備就是地源熱泵,天津市解放南路還有一個(gè)特色,他是用3500米的地源井,天津大學(xué)這個(gè)是20米的學(xué)生宿舍,都用地源熱泵?,F(xiàn)在是向這個(gè)煤改燃邁步,燃煤鍋爐因污染環(huán)境逐步推出,部分進(jìn)行煤改燃,從陜北的到曹妃甸的,中海油的從幾億方到幾十億方來(lái)自不易,我們天然氣的產(chǎn)量和進(jìn)口量,到2019年中國(guó)整體天然氣需求為3150億立方,本土開采量達(dá)1930億立方米,其他的為進(jìn)口,我們和俄羅斯簽訂30年的供氣合同,還得我們先給錢,是我們先墊資運(yùn)行,但是邊境上3塊4,到大城市,到江南4塊錢打住了。那么所有這個(gè)三千億立方,有的說(shuō)5千億,不可能發(fā)展太快。只夠像天津北京這樣的大城市,所以要管理上改善,還得靠地源熱泵,因?yàn)橹袊?guó)的特色是煤,這個(gè)是天津市一號(hào)能源站的標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)地?zé)崴恼{(diào)控是93度,水質(zhì)怎么樣還不太了解,現(xiàn)在都在招標(biāo)中,但是節(jié)能環(huán)保效應(yīng)非常的好。他的電從陜北供過(guò)來(lái)的,但是電廠有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)有是說(shuō)我們對(duì)我們熱泵最好的一個(gè)原因。
地源熱泵系統(tǒng)大家都很熟悉,地下和地上供暖。還有地?zé)崴膊皇枪庹{(diào)調(diào)風(fēng),要經(jīng)過(guò)二次利用,再經(jīng)過(guò)水源熱泵,最后變成十來(lái)度再回灌回去。最后是解放南路這個(gè)地,也不是一個(gè)能源站,這個(gè)一號(hào)能源站是其中之一。這個(gè)天津市文化中心今年開會(huì)的時(shí)候你們大家去參觀,這個(gè)是天津的一個(gè)標(biāo)志建筑,下面是用的離心機(jī)技術(shù),都是幾千千瓦一臺(tái)的。周邊都是自然博物館、美術(shù)館、圖書館、大劇院等等。但是地源熱泵是在一個(gè)生態(tài)湖,17萬(wàn)平米的生態(tài)湖,這個(gè)就是一個(gè)景觀,在湖底打了3780個(gè)井孔,雙U,120米,間隔5米,這個(gè)PPT大家都可以拷,宣傳這些工作我們有責(zé)任。這個(gè)能源站還是很成功的,這個(gè)地方一去,因?yàn)槊娣e很開拓,因?yàn)槲胰チ宋矣X(jué)得我到了歐洲了,很有標(biāo)志性的結(jié)構(gòu)。
最后還有一個(gè)關(guān)于地源熱泵的質(zhì)量是生命的一小段,再占用大家?guī)追昼姷臅r(shí)間。這個(gè)方面,天津在02年開始建設(shè)第一個(gè)地源熱泵,到現(xiàn)在有12年歷史,還在正常運(yùn)行,因?yàn)槭菢影骞こ?,質(zhì)量非常好。后來(lái)發(fā)生了粗制濫造,有的打井報(bào)廢了百分之六七十。以后發(fā)現(xiàn)運(yùn)行五年的都還出問(wèn)題了,最長(zhǎng)的運(yùn)行了七年,地下漏水,什么原因,所以我們要搞研究,就天津成立了地源熱泵專業(yè)委員會(huì)。
這個(gè)天津大學(xué)有地源熱泵的研究中心,主要的研究課題,中國(guó)的水地源熱泵產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn),節(jié)能原理和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、熱力學(xué)循環(huán)完善度的研究。我有一本書,大家在網(wǎng)上可以找到,根據(jù)這個(gè)溫度來(lái)計(jì)算,平均溫度來(lái)計(jì)算,就是完善度是0.5,這樣可以來(lái)評(píng)估熱泵的先進(jìn)性。比較差的是,5級(jí)的,5級(jí)能效,現(xiàn)在很三級(jí)了,現(xiàn)在是0.3,30%的完善度,再好的有到0.6的。第二個(gè)任務(wù)熱泵的冬夏工況的一致性研究,地板采暖,這樣可以和冷水機(jī)組對(duì)應(yīng)起來(lái)。否則我要單獨(dú)選熱泵型的機(jī)組。未來(lái)我們通過(guò)建筑保溫加強(qiáng),地板采暖的應(yīng)用,我們可以把冷水機(jī)組直接變成熱泵,這個(gè)可以減少設(shè)備的復(fù)雜性,而且到夏天換成冷水,因?yàn)槭歉邏旱?,不管是離心機(jī)還是螺桿機(jī)都降低不了。這個(gè)降壓縮比夏天的制冷行會(huì)受影響。熱泵的供值,我們從2013年2014年開始,對(duì)于大企業(yè)都有定量每年要消減6.7%。開始用其他的供值,現(xiàn)在有32,或者是410,134A,這現(xiàn)在二氧化碳要逐漸走向歷史舞臺(tái),現(xiàn)在小型的開始用,以后也向中型的大型發(fā)展。還有地下熱水資源保護(hù)及回灌技術(shù),這個(gè)很重要,從上個(gè)世紀(jì)七八十年代以來(lái),過(guò)量開采地下熱水,根本不給政府打招呼的,就先在那兒蓋一個(gè)房子,打完井,安上泵就供熱了,這樣造成無(wú)序的開采現(xiàn)在已經(jīng)有三分之一和二分之一的地?zé)崴Я?。地下埋管系統(tǒng)的可靠性,失效的原因等。
對(duì)深層地?zé)岬恼J(rèn)識(shí),深層地?zé)崽旖虼髮W(xué)有一個(gè)研究中心,當(dāng)時(shí)國(guó)家科委建立的,深層我們一般指一千米一下,是地球內(nèi)部熱量發(fā)散而形成的,但是地下熱量是取之不盡的,地下熱水大約占土壤體積的2%,大部分是封存水,水是不可再生,只取不灌很快就會(huì)枯竭。我們有時(shí)候經(jīng)常說(shuō)新西蘭或者是冰島的地?zé)崛绻绻暮茫鶏u的90%的發(fā)電都來(lái)自于地?zé)?,它的地?zé)崴腔鹕娇谏系谋ㄌ峁┑?,這個(gè)冰川非常的干凈,現(xiàn)在冰島的火山正在爆發(fā),他的火山就噴不出來(lái),可能有上千米的冰山在上面。前幾年噴過(guò)一次,這種情況下水非常的好,可以直接引用的。但是中國(guó)的地下水一個(gè)是封存水,第二個(gè)是長(zhǎng)期的礦化,水質(zhì)非常不好,我們中國(guó)特色比較嚴(yán)峻。
如果島了三千米,鉆井、抽水和回灌成本非常的高,水質(zhì)也越差,要用好的換熱器,要克服各種水垢,我們國(guó)家的大部分開采的都是在90度以下,雖然我們現(xiàn)在都有地?zé)岚l(fā)熱,這個(gè)遼寧省、山東的等等十幾個(gè)地?zé)狳c(diǎn),高的90幾度,低的五六十度,這個(gè)電量是得不償失的。這個(gè)水垢非常的嚴(yán)重。淺層地?zé)豳Y源的認(rèn)識(shí),一般是250米以上,這塊的水我們國(guó)家的水資源非常的嚴(yán)峻,一般不允許開發(fā),開發(fā)的話也會(huì)禁止,250米以上,這個(gè)不是開水,由于地?zé)醿?nèi)部的熱量產(chǎn)生和平衡力,這里面有一定的能量,地?zé)崦科矫咨l(fā)的瓦數(shù),只不過(guò)就在一兩瓦,地?zé)嵊卸嗌?,地球的保溫還是相當(dāng)好的。這么多年內(nèi)部有熱源,地心內(nèi)部的問(wèn)題和太陽(yáng)表面差不多,但是地表就一層一層就給保護(hù)住了。
地源熱泵特點(diǎn)就是在冬天和夏天輪流對(duì)地下土壤取熱和加熱,是地下蓄熱的過(guò)程。你面積越大越取之不盡用之不竭。但是這個(gè)埋管的地方,如果只用于冬季供熱,大面積的地源熱泵,正常工作不超過(guò)5年。這是我的博士生做的一些模擬,因?yàn)楝F(xiàn)在實(shí)際上有測(cè)試出去,如果單供暖5年10年基本上是上升到這個(gè)不可再單供熱的,不可再開采了。單季運(yùn)行,冬季吸熱5年之后土壤溫度場(chǎng)(同音)這個(gè)里面就是溫度的換熱已經(jīng)很差了。
再一個(gè)是施工質(zhì)量,大家都知道,質(zhì)量不好的話就會(huì)出問(wèn)題,這里面再提示一下,我們現(xiàn)在的質(zhì)量比以前好多了,但是焊接質(zhì)量,不要以為打壓了就可靠了,這個(gè)下面有一個(gè)100米長(zhǎng)PE管要變40厘米左右,這個(gè)里面如果回填之后,這個(gè)頭部給土壤逮住了,冷縮之后,就會(huì)把所有的熱冷或者是電熱的口給拉開,這個(gè)地表面我們是有這樣的案例,地下的誰(shuí)也不好去看,這個(gè)肯定是。為什么有運(yùn)行5年,最長(zhǎng)運(yùn)行7年了也發(fā)生大面積漏水,是因?yàn)榛靥畈缓?,?lái)回五六次就不行了。還有一個(gè)打井的垂直度也很重要現(xiàn)在打井都是低成本,問(wèn)題不大,大概有點(diǎn)年紀(jì)的人知道,六十年代那個(gè)王鐵人,他那個(gè)石油井有半度的偏差就廢了。我們這個(gè)100米的,或者120米的,當(dāng)井間距為5度,旁邊是斜的,就偏離2米兩米,2.5米的傾斜度就會(huì)從一個(gè)井跑到另外一個(gè)井去,我們的成井率是1%到3%,就是你打井的時(shí)候可能把旁邊埋的管子給打出來(lái)了,就是每一個(gè)井都不是正的,大部分都是斜的現(xiàn)在大學(xué)都是按這個(gè)算,平行的,實(shí)際上它是東倒西歪的,只要是沒(méi)有碰到別的井,換熱,兩個(gè)井?dāng)D到一塊兒,所以你的換熱量大大下降。這個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的雙井,還是換熱均勻的,那么它的吸熱量在中心吸。
這個(gè)是關(guān)于變形,這個(gè)是我算的,要把100米的塑料管拉長(zhǎng)40厘米,要拉多少。我們的高鐵,過(guò)去12米長(zhǎng)一根軌,現(xiàn)在從北京到上海,可能出來(lái)就是一根鐵軌,怎么辦,他那個(gè)用枕木和道釘給他牢牢的釘在地上,過(guò)去的鋼鐵達(dá)不到,現(xiàn)在的鋼鐵專門有高鐵的鐵軌。所以我們地埋管也是這樣,會(huì)拉斷,就是在焊口的地方和接口的地方。再有建筑物沉降對(duì)地源熱泵影響也不可忽視,我們有5年的都出問(wèn)題了。建筑物在20年之后,要下降5到20厘米。這個(gè)埋管給切斷,還有其他的各種原因。所以剛才講的天津文化廣場(chǎng),那個(gè)不搞二次建設(shè)的地方。
今天先把這些問(wèn)題給大家提出來(lái)討論,謝謝大家!
