圖為華中科技大學(xué)建筑節(jié)能技術(shù)中心主任、地源熱泵研究所所長(zhǎng)胡平放
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
胡平放：各位代表大家好，很高興能大家討論地源熱泵研究方面的問題，也是我們近幾年工作當(dāng)中做的一些具體的工作。我們學(xué)校一個(gè)地源熱泵研究所，主要是措中在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合方面，包括理論、實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用的方面做了一些工作。下面我把主要的幾個(gè)方面簡(jiǎn)單的跟大家匯報(bào)一下。涉及到有關(guān)的測(cè)試，系統(tǒng)的優(yōu)化和對(duì)一些部分工程項(xiàng)目效果的分析。
這是關(guān)于地源熱泵巖土熱物的測(cè)試，目前的還是熱響應(yīng)的測(cè)試方法，這個(gè)響應(yīng)方法的基礎(chǔ)原理還是經(jīng)典的復(fù)合線熱源模型，當(dāng)然也存在不足，做了一些簡(jiǎn)化，尤其是鉆孔類做了一些簡(jiǎn)化，這個(gè)帶來一些誤差和不足。我們對(duì)這個(gè)模型做了一些改進(jìn)，就是改進(jìn)的復(fù)合線熱源模型，但是把這個(gè)鉆孔類的處理成動(dòng)態(tài)的，考慮到了回填材料的比熱容。相關(guān)就做了一些模型的處理。這里面涉及到比如說表達(dá)式，這個(gè)表達(dá)式我們把這個(gè)回填材料的組合進(jìn)去了。
另外的話還有一個(gè)處理方式就是面對(duì)，我們?cè)趥鹘y(tǒng)測(cè)試?yán)锩娼?jīng)常碰到的一個(gè)問題，測(cè)試功率的條件問題，在現(xiàn)場(chǎng)的話，因?yàn)楦鞣N各樣現(xiàn)場(chǎng)條件不如人意，很多情況下電源的來源不規(guī)律，有時(shí)候會(huì)停電，有時(shí)候完全沒有電源，等等多種情況而我們的模型本來是要求功率波動(dòng)很小，我們?cè)谀Ｐ屠锩孀隽讼鄳?yīng)的處理，用疊加的方法。把這個(gè)功率波動(dòng)比較大和斷電的情況下都考慮進(jìn)去，在有限的斷電的情況下和測(cè)試的情況下，使得這個(gè)數(shù)據(jù)可以符合要求，保證我們的測(cè)試不中斷，這個(gè)還是有一定的要求。
另外的話還有一個(gè)處理方式就是面對(duì)，我們?cè)趥鹘y(tǒng)測(cè)試?yán)锩娼?jīng)常碰到的一個(gè)問題，測(cè)試功率的條件問題，在現(xiàn)場(chǎng)的話，因?yàn)楦鞣N各樣現(xiàn)場(chǎng)條件不如人意，很多情況下電源的來源不規(guī)律，有時(shí)候會(huì)停電，有時(shí)候完全沒有電源，等等多種情況而我們的模型本來是要求功率波動(dòng)很小，我們?cè)谀Ｐ屠锩孀隽讼鄳?yīng)的處理，用疊加的方法。把這個(gè)功率波動(dòng)比較大和斷電的情況下都考慮進(jìn)去，在有限的斷電的情況下和測(cè)試的情況下，使得這個(gè)數(shù)據(jù)可以符合要求，保證我們的測(cè)試不中斷，這個(gè)還是有一定的要求。
第二個(gè)工作是關(guān)于多極理論模型，這個(gè)在比較多的方面得到了應(yīng)用，我們把這個(gè)理論放到這個(gè)地源熱泵，結(jié)合地源熱泵的應(yīng)用改進(jìn)，移植到這里來。他的特點(diǎn)比傳統(tǒng)成多一些對(duì)幾何模型的描述，一般的分析模型的話，是不能夠描述幾何形狀的，在這個(gè)模型里面得到了保證。
第三個(gè)是裝機(jī)埋管，這幾年也越來越多的形式，可以節(jié)省埋管的洞見，也可以加強(qiáng)換熱的效果。這個(gè)帶來的問題，就是相關(guān)的這方面的模型，這方面的計(jì)算放放比較缺少，這個(gè)對(duì)我們普通的方法，用到這上面誤差比較大。因?yàn)榭偟目讖奖容^大，在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上也做了改進(jìn)。建立了復(fù)合圓柱源模型，相關(guān)的一些豎線模型的處理就不詳細(xì)的介紹了。
那么利用這個(gè)模型，對(duì)一些裝機(jī)埋管的不同的形式做了分析，因?yàn)檠b機(jī)的直徑比較大，相對(duì)來說埋管的不知方式也比較大，這比這里有幾種，比如說用雙U的方法，還可以用W型，還可以3U，有不同的方式，對(duì)這些方式也做了不同的分析模擬。最后在同等的條件下，對(duì)他們的換熱做了一些模型分析。大概的結(jié)果就是相對(duì)來說，雙U和3U來說發(fā)熱的情況來看，雙U的方式可能更好，這兩個(gè)方式是最好的。就這個(gè)模型也對(duì)實(shí)際的裝機(jī)埋管的工程進(jìn)行了測(cè)試，也用傳統(tǒng)的模型進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)的結(jié)果是存在比較大的差異。
那么利用這個(gè)模型，對(duì)一些裝機(jī)埋管的不同的形式做了分析，因?yàn)檠b機(jī)的直徑比較大，相對(duì)來說埋管的不知方式也比較大，這比這里有幾種，比如說用雙U的方法，還可以用W型，還可以3U，有不同的方式，對(duì)這些方式也做了不同的分析模擬。最后在同等的條件下，對(duì)他們的換熱做了一些模型分析。大概的結(jié)果就是相對(duì)來說，雙U和3U來說發(fā)熱的情況來看，雙U的方式可能更好，這兩個(gè)方式是最好的。就這個(gè)模型也對(duì)實(shí)際的裝機(jī)埋管的工程進(jìn)行了測(cè)試，也用傳統(tǒng)的模型進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)的結(jié)果是存在比較大的差異。
這個(gè)是關(guān)于系統(tǒng)優(yōu)化，這個(gè)當(dāng)然涉及面非常廣，我們也做了一些研究，包括電熱泵和一些熱端的一些組合復(fù)合的方式做了一些分析，這里有一些，就是傳統(tǒng)的冷卻塔，一個(gè)是傳統(tǒng)的方式就是互補(bǔ)的，可以彌補(bǔ)夏天不足的。另外還多設(shè)了一個(gè)冷卻塔，這個(gè)不僅僅是增加一個(gè)可靠性的替換性的，從總體的運(yùn)行策略方面，增加了更多的選擇，這里就提出了幾種運(yùn)行的模式。不同的運(yùn)行模式來進(jìn)行分析，這個(gè)可以找出一種更優(yōu)的一種運(yùn)行方式。
這個(gè)是關(guān)于地源熱泵的后評(píng)估，還有一些分析結(jié)果，今天剛剛陳主任也介紹了，也說了。我們對(duì)武漢市有39個(gè)項(xiàng)目測(cè)評(píng)，算是項(xiàng)目的驗(yàn)收進(jìn)行了測(cè)評(píng)，對(duì)這個(gè)測(cè)評(píng)的結(jié)果進(jìn)行了分析。把這個(gè)結(jié)果作為一個(gè)討論吧，這些項(xiàng)目也是對(duì)不同的建筑，不同的簡(jiǎn)述都涉及到了，包括這個(gè)公建、居住和混合型的，還有復(fù)合式的，地表的暫時(shí)沒有。對(duì)幾個(gè)方面都做了分析，首先是室內(nèi)的熱環(huán)境狀況，室內(nèi)的可能要差一點(diǎn)，其他的都達(dá)到了要求。測(cè)試的是系統(tǒng)和這個(gè)機(jī)組的能效的情況，那么一個(gè)是測(cè)試工況，現(xiàn)在我們關(guān)于地源熱泵系統(tǒng)的測(cè)評(píng)系統(tǒng)有一個(gè)導(dǎo)則，今年也實(shí)行了可再生能源工程評(píng)價(jià)的規(guī)范，這里面也提到了，測(cè)評(píng)的時(shí)候都有一個(gè)工況的要求，基本上是可以80%以上，系統(tǒng)的負(fù)荷率達(dá)到60%以上，應(yīng)該是大部分是這樣的。70%到接近80%，有少數(shù)的不是，這里面有一個(gè)分布情況。不同的復(fù)合分布情況下，呈現(xiàn)出系統(tǒng)的能效應(yīng)該是會(huì)受影響的，這個(gè)是局限時(shí)特殊的條件的。
比如說這個(gè)項(xiàng)目可以驗(yàn)收了，這個(gè)時(shí)候夏季剛剛過去，再等下去又要等到第二年的夏季了，這種情況處理起來比較頭疼。這個(gè)是復(fù)合式還有土壤源的能效比這個(gè)情況還是比較好，這個(gè)是平均的幾種情況，這些情況我們看，基本上下級(jí)是3點(diǎn)幾以上，冬季可能在2點(diǎn)幾，機(jī)組的話4點(diǎn)幾5點(diǎn)幾比較多，這里也有低。這個(gè)結(jié)果的話，我們也跟國(guó)內(nèi)的另外一些結(jié)果也稍微的對(duì)照了一下，國(guó)內(nèi)發(fā)布出來比較多，有一部分，主要是跟徐偉列的報(bào)告的數(shù)據(jù)做了一個(gè)對(duì)比，我們的是比那邊的數(shù)據(jù)略高一點(diǎn)。那部分資料里面，反映的是那部分的項(xiàng)目的平均水平。我們就不一一進(jìn)行比較了。
這個(gè)比較，關(guān)于那種技術(shù)能力類型比較好，這個(gè)也是針對(duì)我們的項(xiàng)目，這個(gè)也只能做一個(gè)參考。這里是最低，冬季的時(shí)候哪種最高，哪種最低，還要進(jìn)一步的分析，不能簡(jiǎn)單的推廣這種結(jié)果。
比如說這個(gè)項(xiàng)目可以驗(yàn)收了，這個(gè)時(shí)候夏季剛剛過去，再等下去又要等到第二年的夏季了，這種情況處理起來比較頭疼。這個(gè)是復(fù)合式還有土壤源的能效比這個(gè)情況還是比較好，這個(gè)是平均的幾種情況，這些情況我們看，基本上下級(jí)是3點(diǎn)幾以上，冬季可能在2點(diǎn)幾，機(jī)組的話4點(diǎn)幾5點(diǎn)幾比較多，這里也有低。這個(gè)結(jié)果的話，我們也跟國(guó)內(nèi)的另外一些結(jié)果也稍微的對(duì)照了一下，國(guó)內(nèi)發(fā)布出來比較多，有一部分，主要是跟徐偉列的報(bào)告的數(shù)據(jù)做了一個(gè)對(duì)比，我們的是比那邊的數(shù)據(jù)略高一點(diǎn)。那部分資料里面，反映的是那部分的項(xiàng)目的平均水平。我們就不一一進(jìn)行比較了。
這個(gè)比較，關(guān)于那種技術(shù)能力類型比較好，這個(gè)也是針對(duì)我們的項(xiàng)目，這個(gè)也只能做一個(gè)參考。這里是最低，冬季的時(shí)候哪種最高，哪種最低，還要進(jìn)一步的分析，不能簡(jiǎn)單的推廣這種結(jié)果。
水泵能耗的比重，一個(gè)是機(jī)組水泵能耗的構(gòu)成，這個(gè)是水泵占的比例，機(jī)組占的比例，基本上這邊的話還是接近正常的偏高一點(diǎn)，我們感到這個(gè)，這個(gè)有30幾，有的是偏高一點(diǎn)。輸送能效比這個(gè)可能比較突出一點(diǎn)，有的情況下，大于限值的情況還是比較多。像這個(gè)明顯就超出了相關(guān)的要求，就是輸送方面占的能耗，消耗的能源偏大。
還有一個(gè)表示關(guān)于這個(gè)末端的就是地源端和末端的，確實(shí)大部分還是不理想，大部分達(dá)到5度的比較少。就是相當(dāng)一部分還是低于5度，這個(gè)末端的溫差還是不太理想。也說明水泵的這塊的配置方面，設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面存在缺陷。這個(gè)節(jié)能率我們是根據(jù)測(cè)試報(bào)告來，這個(gè)還是基于我們現(xiàn)在的測(cè)評(píng)導(dǎo)則里面的規(guī)定，這個(gè)基準(zhǔn)是我們現(xiàn)在的一般的規(guī)范里面規(guī)定的。
燃煤鍋爐大概是68%，這個(gè)節(jié)能率基本上在30%多到40%多的范圍。投資的情況，投資的情況主要計(jì)算一個(gè)就是回收的年限，回收年限平均下來的話，在4點(diǎn)幾年或者是到8年間，這個(gè)里面的話，也忽視了，就是個(gè)體差異比較大，有長(zhǎng)一點(diǎn)的超過10年的，還是個(gè)體差異比較大，好的差的都有，平均下來還是比較好的。費(fèi)效比這個(gè)基本上還比較好，環(huán)保效益跟節(jié)能量基本上是對(duì)應(yīng)的。比如說總體的二氧化碳、二氧化硫和粉塵的減排情況。
燃煤鍋爐大概是68%，這個(gè)節(jié)能率基本上在30%多到40%多的范圍。投資的情況，投資的情況主要計(jì)算一個(gè)就是回收的年限，回收年限平均下來的話，在4點(diǎn)幾年或者是到8年間，這個(gè)里面的話，也忽視了，就是個(gè)體差異比較大，有長(zhǎng)一點(diǎn)的超過10年的，還是個(gè)體差異比較大，好的差的都有，平均下來還是比較好的。費(fèi)效比這個(gè)基本上還比較好，環(huán)保效益跟節(jié)能量基本上是對(duì)應(yīng)的。比如說總體的二氧化碳、二氧化硫和粉塵的減排情況。
下面是總結(jié)幾個(gè)結(jié)論，大部分的測(cè)試項(xiàng)目運(yùn)行比較穩(wěn)定大的問題發(fā)現(xiàn)比較小，內(nèi)內(nèi)環(huán)境總體達(dá)標(biāo)，所以這個(gè)地源熱泵技術(shù)在武漢得到較好的應(yīng)用。能效比在正常范圍之類，總體水平比我們所用的資料的的其他地方還要高一點(diǎn)，水泵能耗比較有一部分是偏高的。小溫差大流量的狀況出現(xiàn)得比較多。
水系統(tǒng)輸送能耗篇高，節(jié)能率總體還是比較理想，投資回收期總體上，從平均水平來說比較理想，有個(gè)別的系統(tǒng)不好。有一些突出的問題，比如說運(yùn)行工況的問題比如說這個(gè)進(jìn)出水溫差，運(yùn)行的工況達(dá)到要求的不多。這個(gè)是測(cè)試的時(shí)候，我們說測(cè)試的話一般是兩天左右的情況，不好反映是全部的，只能說是部分程度反映出來溫差的情況。關(guān)于能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這個(gè)本來是要安裝的但是由于種種的情況，有一些沒有安裝，沒有安裝就缺少了監(jiān)控的手段。
另外還有就是部分的項(xiàng)目測(cè)試工況不合理，應(yīng)該是在80%、60%的情況下檢測(cè)，但是有一些沒有達(dá)到的也做了檢測(cè)，這個(gè)可能權(quán)威性方面會(huì)受一些情況。還有測(cè)評(píng)工作的具體情況，大部分的我們只測(cè)了一個(gè)季節(jié)，這個(gè)有可能涉及到測(cè)評(píng)的成本問題，周期問題。但是實(shí)際上按照一般的是要求是要測(cè)兩個(gè)季節(jié)，才能比較全面的反映，也能夠比較全方面的反映這個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)和整體的質(zhì)量。還有一個(gè)就是測(cè)評(píng)的示范項(xiàng)目性能個(gè)體差異大，不同的負(fù)荷，不同的建筑，低的和高的相比，低的確實(shí)是存在缺陷。但這個(gè)缺陷到底是哪方面的缺陷，確實(shí)是我們從一個(gè)總體的結(jié)果，最后的測(cè)評(píng)結(jié)果是不能判斷出來的，我們還得做分析，怎么出來的，從這個(gè)施工啊運(yùn)行這個(gè)問題出在哪里。
另外就是管理運(yùn)行水平的參差不齊，這個(gè)管理人員的素質(zhì)還有現(xiàn)場(chǎng)的狀況，這個(gè)問題也是發(fā)現(xiàn)了不少這個(gè)前期和普通空調(diào)系統(tǒng)也比較相似，比較重視前期的工作，做好之后后面的工作不太重視，這個(gè)和相關(guān)的規(guī)章制度也有關(guān)系，人員是第一位的。因?yàn)檫\(yùn)行的管理人員掌握的東西比較有限，不是這方面的專業(yè)人員很難達(dá)到專業(yè)級(jí)的運(yùn)行管理水平，很可能還有就是使得還可以設(shè)計(jì)施工的效果沒有達(dá)到效果，這個(gè)也是今后比較重視的一個(gè)環(huán)節(jié)。
另外還有就是部分的項(xiàng)目測(cè)試工況不合理，應(yīng)該是在80%、60%的情況下檢測(cè)，但是有一些沒有達(dá)到的也做了檢測(cè)，這個(gè)可能權(quán)威性方面會(huì)受一些情況。還有測(cè)評(píng)工作的具體情況，大部分的我們只測(cè)了一個(gè)季節(jié)，這個(gè)有可能涉及到測(cè)評(píng)的成本問題，周期問題。但是實(shí)際上按照一般的是要求是要測(cè)兩個(gè)季節(jié)，才能比較全面的反映，也能夠比較全方面的反映這個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)和整體的質(zhì)量。還有一個(gè)就是測(cè)評(píng)的示范項(xiàng)目性能個(gè)體差異大，不同的負(fù)荷，不同的建筑，低的和高的相比，低的確實(shí)是存在缺陷。但這個(gè)缺陷到底是哪方面的缺陷，確實(shí)是我們從一個(gè)總體的結(jié)果，最后的測(cè)評(píng)結(jié)果是不能判斷出來的，我們還得做分析，怎么出來的，從這個(gè)施工啊運(yùn)行這個(gè)問題出在哪里。
另外就是管理運(yùn)行水平的參差不齊，這個(gè)管理人員的素質(zhì)還有現(xiàn)場(chǎng)的狀況，這個(gè)問題也是發(fā)現(xiàn)了不少這個(gè)前期和普通空調(diào)系統(tǒng)也比較相似，比較重視前期的工作，做好之后后面的工作不太重視，這個(gè)和相關(guān)的規(guī)章制度也有關(guān)系，人員是第一位的。因?yàn)檫\(yùn)行的管理人員掌握的東西比較有限，不是這方面的專業(yè)人員很難達(dá)到專業(yè)級(jí)的運(yùn)行管理水平，很可能還有就是使得還可以設(shè)計(jì)施工的效果沒有達(dá)到效果，這個(gè)也是今后比較重視的一個(gè)環(huán)節(jié)。
這塊的工作我們還是初步的，有很多的相關(guān)工作還有深入，對(duì)已經(jīng)有的項(xiàng)目的評(píng)估，有很多的項(xiàng)目，怎么對(duì)這個(gè)項(xiàng)目評(píng)估，這些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)獲得難度比較大。現(xiàn)在有一些在搞測(cè)評(píng)驗(yàn)收，第二數(shù)據(jù)的質(zhì)量，就是一個(gè)數(shù)據(jù)的來源，第二測(cè)試的情況下工況是不是符合要求，這個(gè)是只來問題。另外就是檢測(cè)數(shù)據(jù)比較少，同時(shí)由于檢測(cè)管理方面的問題，有些數(shù)據(jù)不太好，不太全出問題的也比較多。所以對(duì)這個(gè)怎么產(chǎn)生，還有收集再進(jìn)行處理，合理的應(yīng)用，這都涉及到我們相關(guān)的應(yīng)用，還有一些技術(shù)方面的問題，這個(gè)也是可以和我們研究相結(jié)合的方面。
我就簡(jiǎn)單說這些方面，謝謝大家！
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