圖為華中科技大學建筑節(jié)能技術中心主任、地源熱泵研究所所長胡平放
在陸特能源·2014第六屆中國地源熱泵行業(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中做的一些具體的工作。我們學校一個地源熱泵研究所，主要是措中在基礎研究和實際應用的結合方面，包括理論、實驗和工程應用的方面做了一些工作。下面我把主要的幾個方面簡單的跟大家匯報一下。涉及到有關的測試，系統(tǒng)的優(yōu)化和對一些部分工程項目效果的分析。
這是關于地源熱泵巖土熱物的測試，目前的還是熱響應的測試方法，這個響應方法的基礎原理還是經典的復合線熱源模型，當然也存在不足，做了一些簡化，尤其是鉆孔類做了一些簡化，這個帶來一些誤差和不足。我們對這個模型做了一些改進，就是改進的復合線熱源模型，但是把這個鉆孔類的處理成動態(tài)的，考慮到了回填材料的比熱容。相關就做了一些模型的處理。這里面涉及到比如說表達式，這個表達式我們把這個回填材料的組合進去了。
另外的話還有一個處理方式就是面對，我們在傳統(tǒng)測試里面經常碰到的一個問題，測試功率的條件問題，在現(xiàn)場的話，因為各種各樣現(xiàn)場條件不如人意，很多情況下電源的來源不規(guī)律，有時候會停電，有時候完全沒有電源，等等多種情況而我們的模型本來是要求功率波動很小，我們在模型里面做了相應的處理，用疊加的方法。把這個功率波動比較大和斷電的情況下都考慮進去，在有限的斷電的情況下和測試的情況下，使得這個數據可以符合要求，保證我們的測試不中斷，這個還是有一定的要求。
另外的話還有一個處理方式就是面對，我們在傳統(tǒng)測試里面經常碰到的一個問題，測試功率的條件問題，在現(xiàn)場的話，因為各種各樣現(xiàn)場條件不如人意，很多情況下電源的來源不規(guī)律，有時候會停電，有時候完全沒有電源，等等多種情況而我們的模型本來是要求功率波動很小，我們在模型里面做了相應的處理，用疊加的方法。把這個功率波動比較大和斷電的情況下都考慮進去，在有限的斷電的情況下和測試的情況下，使得這個數據可以符合要求，保證我們的測試不中斷，這個還是有一定的要求。
第二個工作是關于多極理論模型，這個在比較多的方面得到了應用，我們把這個理論放到這個地源熱泵，結合地源熱泵的應用改進，移植到這里來。他的特點比傳統(tǒng)成多一些對幾何模型的描述，一般的分析模型的話，是不能夠描述幾何形狀的，在這個模型里面得到了保證。
第三個是裝機埋管，這幾年也越來越多的形式，可以節(jié)省埋管的洞見，也可以加強換熱的效果。這個帶來的問題，就是相關的這方面的模型，這方面的計算放放比較缺少，這個對我們普通的方法，用到這上面誤差比較大。因為總的孔徑比較大，在傳統(tǒng)的基礎上也做了改進。建立了復合圓柱源模型，相關的一些豎線模型的處理就不詳細的介紹了。
那么利用這個模型，對一些裝機埋管的不同的形式做了分析，因為裝機的直徑比較大，相對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，對這些方式也做了不同的分析模擬。最后在同等的條件下，對他們的換熱做了一些模型分析。大概的結果就是相對來說，雙U和3U來說發(fā)熱的情況來看，雙U的方式可能更好，這兩個方式是最好的。就這個模型也對實際的裝機埋管的工程進行了測試，也用傳統(tǒng)的模型進行了分析，發(fā)現(xiàn)兩個的結果是存在比較大的差異。
那么利用這個模型，對一些裝機埋管的不同的形式做了分析，因為裝機的直徑比較大，相對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，對這些方式也做了不同的分析模擬。最后在同等的條件下，對他們的換熱做了一些模型分析。大概的結果就是相對來說，雙U和3U來說發(fā)熱的情況來看，雙U的方式可能更好，這兩個方式是最好的。就這個模型也對實際的裝機埋管的工程進行了測試，也用傳統(tǒng)的模型進行了分析，發(fā)現(xiàn)兩個的結果是存在比較大的差異。
這個是關于系統(tǒng)優(yōu)化，這個當然涉及面非常廣，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，一個是傳統(tǒng)的方式就是互補的，可以彌補夏天不足的。另外還多設了一個冷卻塔，這個不僅僅是增加一個可靠性的替換性的，從總體的運行策略方面，增加了更多的選擇，這里就提出了幾種運行的模式。不同的運行模式來進行分析，這個可以找出一種更優(yōu)的一種運行方式。
這個是關于地源熱泵的后評估，還有一些分析結果，今天剛剛陳主任也介紹了，也說了。我們對武漢市有39個項目測評，算是項目的驗收進行了測評，對這個測評的結果進行了分析。把這個結果作為一個討論吧，這些項目也是對不同的建筑，不同的簡述都涉及到了，包括這個公建、居住和混合型的，還有復合式的，地表的暫時沒有。對幾個方面都做了分析，首先是室內的熱環(huán)境狀況，室內的可能要差一點，其他的都達到了要求。測試的是系統(tǒng)和這個機組的能效的情況，那么一個是測試工況，現(xiàn)在我們關于地源熱泵系統(tǒng)的測評系統(tǒng)有一個導則，今年也實行了可再生能源工程評價的規(guī)范，這里面也提到了，測評的時候都有一個工況的要求，基本上是可以80%以上，系統(tǒng)的負荷率達到60%以上，應該是大部分是這樣的。70%到接近80%，有少數的不是，這里面有一個分布情況。不同的復合分布情況下，呈現(xiàn)出系統(tǒng)的能效應該是會受影響的，這個是局限時特殊的條件的。
比如說這個項目可以驗收了，這個時候夏季剛剛過去，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。這個是復合式還有土壤源的能效比這個情況還是比較好，這個是平均的幾種情況，這些情況我們看，基本上下級是3點幾以上，冬季可能在2點幾，機組的話4點幾5點幾比較多，這里也有低。這個結果的話，我們也跟國內的另外一些結果也稍微的對照了一下，國內發(fā)布出來比較多，有一部分，主要是跟徐偉列的報告的數據做了一個對比，我們的是比那邊的數據略高一點。那部分資料里面，反映的是那部分的項目的平均水平。我們就不一一進行比較了。
這個比較，關于那種技術能力類型比較好，這個也是針對我們的項目，這個也只能做一個參考。這里是最低，冬季的時候哪種最高，哪種最低，還要進一步的分析，不能簡單的推廣這種結果。
比如說這個項目可以驗收了，這個時候夏季剛剛過去，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。這個是復合式還有土壤源的能效比這個情況還是比較好，這個是平均的幾種情況，這些情況我們看，基本上下級是3點幾以上，冬季可能在2點幾，機組的話4點幾5點幾比較多，這里也有低。這個結果的話，我們也跟國內的另外一些結果也稍微的對照了一下，國內發(fā)布出來比較多，有一部分，主要是跟徐偉列的報告的數據做了一個對比，我們的是比那邊的數據略高一點。那部分資料里面，反映的是那部分的項目的平均水平。我們就不一一進行比較了。
這個比較，關于那種技術能力類型比較好，這個也是針對我們的項目，這個也只能做一個參考。這里是最低，冬季的時候哪種最高，哪種最低，還要進一步的分析，不能簡單的推廣這種結果。
水泵能耗的比重，一個是機組水泵能耗的構成，這個是水泵占的比例，機組占的比例，基本上這邊的話還是接近正常的偏高一點，我們感到這個，這個有30幾，有的是偏高一點。輸送能效比這個可能比較突出一點，有的情況下，大于限值的情況還是比較多。像這個明顯就超出了相關的要求，就是輸送方面占的能耗，消耗的能源偏大。
還有一個表示關于這個末端的就是地源端和末端的，確實大部分還是不理想，大部分達到5度的比較少。就是相當一部分還是低于5度，這個末端的溫差還是不太理想。也說明水泵的這塊的配置方面，設計和運行方面存在缺陷。這個節(jié)能率我們是根據測試報告來，這個還是基于我們現(xiàn)在的測評導則里面的規(guī)定，這個基準是我們現(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，投資的情況主要計算一個就是回收的年限，回收年限平均下來的話，在4點幾年或者是到8年間，這個里面的話，也忽視了，就是個體差異比較大，有長一點的超過10年的，還是個體差異比較大，好的差的都有，平均下來還是比較好的。費效比這個基本上還比較好，環(huán)保效益跟節(jié)能量基本上是對應的。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，投資的情況主要計算一個就是回收的年限，回收年限平均下來的話，在4點幾年或者是到8年間，這個里面的話，也忽視了，就是個體差異比較大，有長一點的超過10年的，還是個體差異比較大，好的差的都有，平均下來還是比較好的。費效比這個基本上還比較好，環(huán)保效益跟節(jié)能量基本上是對應的。比如說總體的二氧化碳、二氧化硫和粉塵的減排情況。
下面是總結幾個結論，大部分的測試項目運行比較穩(wěn)定大的問題發(fā)現(xiàn)比較小，內內環(huán)境總體達標，所以這個地源熱泵技術在武漢得到較好的應用。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，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，有個別的系統(tǒng)不好。有一些突出的問題，比如說運行工況的問題比如說這個進出水溫差，運行的工況達到要求的不多。這個是測試的時候，我們說測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。關于能耗監(jiān)測系統(tǒng)這個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目測試工況不合理，應該是在80%、60%的情況下檢測，但是有一些沒有達到的也做了檢測，這個可能權威性方面會受一些情況。還有測評工作的具體情況，大部分的我們只測了一個季節(jié)，這個有可能涉及到測評的成本問題，周期問題。但是實際上按照一般的是要求是要測兩個季節(jié)，才能比較全面的反映，也能夠比較全方面的反映這個系統(tǒng)的狀態(tài)和整體的質量。還有一個就是測評的示范項目性能個體差異大，不同的負荷，不同的建筑，低的和高的相比，低的確實是存在缺陷。但這個缺陷到底是哪方面的缺陷，確實是我們從一個總體的結果，最后的測評結果是不能判斷出來的，我們還得做分析，怎么出來的，從這個施工啊運行這個問題出在哪里。
另外就是管理運行水平的參差不齊，這個管理人員的素質還有現(xiàn)場的狀況，這個問題也是發(fā)現(xiàn)了不少這個前期和普通空調系統(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，這個和相關的規(guī)章制度也有關系，人員是第一位的。因為運行的管理人員掌握的東西比較有限，不是這方面的專業(yè)人員很難達到專業(yè)級的運行管理水平，很可能還有就是使得還可以設計施工的效果沒有達到效果，這個也是今后比較重視的一個環(huán)節(jié)。
另外還有就是部分的項目測試工況不合理，應該是在80%、60%的情況下檢測，但是有一些沒有達到的也做了檢測，這個可能權威性方面會受一些情況。還有測評工作的具體情況，大部分的我們只測了一個季節(jié)，這個有可能涉及到測評的成本問題，周期問題。但是實際上按照一般的是要求是要測兩個季節(jié)，才能比較全面的反映，也能夠比較全方面的反映這個系統(tǒng)的狀態(tài)和整體的質量。還有一個就是測評的示范項目性能個體差異大，不同的負荷，不同的建筑，低的和高的相比，低的確實是存在缺陷。但這個缺陷到底是哪方面的缺陷，確實是我們從一個總體的結果，最后的測評結果是不能判斷出來的，我們還得做分析，怎么出來的，從這個施工啊運行這個問題出在哪里。
另外就是管理運行水平的參差不齊，這個管理人員的素質還有現(xiàn)場的狀況，這個問題也是發(fā)現(xiàn)了不少這個前期和普通空調系統(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，這個和相關的規(guī)章制度也有關系，人員是第一位的。因為運行的管理人員掌握的東西比較有限，不是這方面的專業(yè)人員很難達到專業(yè)級的運行管理水平，很可能還有就是使得還可以設計施工的效果沒有達到效果，這個也是今后比較重視的一個環(huán)節(jié)。
這塊的工作我們還是初步的，有很多的相關工作還有深入，對已經有的項目的評估，有很多的項目，怎么對這個項目評估，這些項目的數據獲得難度比較大?，F(xiàn)在有一些在搞測評驗收，第二數據的質量，就是一個數據的來源，第二測試的情況下工況是不是符合要求，這個是只來問題。另外就是檢測數據比較少，同時由于檢測管理方面的問題，有些數據不太好，不太全出問題的也比較多。所以對這個怎么產生，還有收集再進行處理，合理的應用，這都涉及到我們相關的應用，還有一些技術方面的問題，這個也是可以和我們研究相結合的方面。
我就簡單說這些方面，謝謝大家！
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