強化規(guī)范管理 促進(jìn)地源熱泵高質(zhì)量發(fā)展
——業(yè)內(nèi)人士熱議《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》
近日，備受業(yè)界關(guān)注的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)已于2022年4月1日起正式實施。該規(guī)范為強制性工程建設(shè)規(guī)范，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行，現(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)強制性條文同時廢止。出臺《規(guī)范》的現(xiàn)實針對性是什么？這部《規(guī)范》的意義和亮點是什么？對于地源熱泵行業(yè)將帶來怎樣的影響？近日，有關(guān)業(yè)內(nèi)人士就此接受了《中國地?zé)帷酚浾卟稍L。
“全文強制性”建設(shè)規(guī)范，凸顯節(jié)能降耗決心
“今年4月1日起執(zhí)行的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》是建筑節(jié)能與可再生能源利用領(lǐng)域唯一的一本以技術(shù)專業(yè)為對象的強制性工程建設(shè)規(guī)范，與法律、行政法規(guī)、部門規(guī)章中的技術(shù)性規(guī)定共同構(gòu)成“技術(shù)法規(guī)”體系。”中信建筑設(shè)計研究總院建筑科學(xué)研究院副總工程師於仲義告訴記者，規(guī)范的全部條文強制執(zhí)行，明顯區(qū)別于以往的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中強制性條文和非強制條文共存的形式。
《規(guī)范》的出臺旨在更好地執(zhí)行國家有關(guān)節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化的法律、法規(guī)，落實碳達(dá)峰、碳中和決策部署，提高能源資源利用效率，推動可再生能源利用，降低建筑碳排放，營造良好的建筑室內(nèi)環(huán)境，滿足經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的需要。
相對于各類現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，於仲義認(rèn)為《規(guī)范》的主要亮點體現(xiàn)以下幾點：一是規(guī)范覆蓋面廣。涉及的建筑類型不僅包含民用建筑，也包含工業(yè)建筑，新增溫和地區(qū)設(shè)置供暖空調(diào)系統(tǒng)的工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計指標(biāo)，拓展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)適用范圍。二是被動節(jié)能措施優(yōu)先。建筑節(jié)能應(yīng)以保證生活和生產(chǎn)所必需的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和使用功能為前提，遵循被動節(jié)能措施優(yōu)先的原則。三是新建建筑節(jié)能設(shè)計水平進(jìn)一步提升。四是可再生能源利用要求細(xì)化?！兑?guī)范》中對太陽能利用、空氣源熱泵、地源熱泵等可再生能源系統(tǒng)提出了明確指標(biāo)和技術(shù)要求。五是建筑碳排放計算作為強制要求。六是暖通空調(diào)系統(tǒng)效率和照明要求全面提升。
值得一提的是，《規(guī)范》提高了居住建筑、公共建筑的熱工性能限值要求，與大部分地區(qū)現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不同，平均設(shè)計能耗水平在現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上分別降低30%和20%。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應(yīng)為 75%；其他氣候區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應(yīng)為 65%；公共建筑平均節(jié)能率應(yīng)為72%。對此，業(yè)內(nèi)人士向本刊記者表示，“建筑節(jié)能設(shè)計水平的進(jìn)一步提升，實質(zhì)是對建筑實施過程和運行均提出了要求，對于暖通行業(yè)而言，實現(xiàn)過程和結(jié)果的雙重節(jié)能是適應(yīng)建筑節(jié)能要求的必由之路。”
綜合規(guī)范諸多亮點，西安交通大學(xué)建筑節(jié)能研究中心蔡皖龍博士認(rèn)為，這是一部具有標(biāo)志性意義的暖通行業(yè)節(jié)能設(shè)計綱領(lǐng)性規(guī)范。“新規(guī)范的亮點不僅將可再生建筑能源系統(tǒng)的設(shè)計、施工、運行管理等全鏈條環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)，還將建筑碳排放強度水平作為強制要求，充分體現(xiàn)了碳達(dá)峰碳中和遠(yuǎn)景目標(biāo)下暖通空調(diào)行業(yè)節(jié)能降耗的決心。”他認(rèn)為，該規(guī)范的實施必將為建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展和建筑節(jié)能設(shè)計水平提升奠定堅實基礎(chǔ)，助力雙碳目標(biāo)實現(xiàn)。
浙江省建筑科學(xué)設(shè)計研究院有限公司空調(diào)研究所所長王建奎認(rèn)為，《規(guī)范》首次將可再生能源利用與建筑節(jié)能提到了并列的關(guān)系。建筑節(jié)能是“節(jié)流”，可再生能源利用是“開源”，是一個問題的兩個方面，“開源”和“節(jié)流”并重的新思路，體現(xiàn)了在“雙碳”背景下，有效降低建筑碳排放的總體策略和基本技術(shù)路徑。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在當(dāng)前“雙碳”愿景下，以太陽能、地源熱泵等為代表的可再生能源建筑供能技術(shù)毫無疑問將成為未來新建建筑不可或缺的組成部分。
提升可再生能源系統(tǒng)能效，助力能源低碳轉(zhuǎn)型
能源效率提升是當(dāng)前能源發(fā)展現(xiàn)實條件下實現(xiàn)高質(zhì)量碳達(dá)峰的重要手段，也是未來實現(xiàn)碳中和的重要途徑之一?！兑?guī)范》著重提出，提高能源資源利用效率，推動可再生能源利用，降低建筑碳排放?！兑?guī)范》第5章節(jié)將“可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”單列一章，從工程勘察、系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品能效、安全保障等方面對可再生能源利用作了細(xì)則要求。
清華大學(xué)建筑學(xué)院博士后鄧杰文表示，將“可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”單列一章，就使得新建建筑在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步結(jié)合可再生能源系統(tǒng)，提升可再生能源利用比率和應(yīng)用效果，實現(xiàn)更加深入的節(jié)能減排。這對建筑領(lǐng)域節(jié)能低碳發(fā)展，助力國家“雙碳“目標(biāo)提供了更好的支撐與工具。
目前，我國建筑領(lǐng)域缺乏從設(shè)計、施工、調(diào)試到運行的全過程精細(xì)化管理，導(dǎo)致各個環(huán)節(jié)間缺乏聯(lián)動，設(shè)計意圖難以全部有效落實，最終導(dǎo)致實際運行效果不佳。鄧杰文認(rèn)為，《新規(guī)》有了明確的規(guī)定后，能夠促使新建項目更加嚴(yán)格把控工程建設(shè)質(zhì)量，嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的調(diào)試與驗收，并為相關(guān)工作的開展提供了方法、目標(biāo)和支撐。從而形成良好的閉環(huán)和全過程的精細(xì)化管理，不斷提高系統(tǒng)實際運行效率和節(jié)能減排效果，更好的促進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域節(jié)能低碳轉(zhuǎn)型與發(fā)展。
於仲義說，我國可再生能源建筑應(yīng)用從單個項目示范到城市級示范、集中連片示范，其應(yīng)用發(fā)展具有明顯的時域特征。在新的時代背景下，我國建筑業(yè)邁入高質(zhì)量發(fā)展新階段。從應(yīng)用的需求和品質(zhì)要求方面，《新規(guī)》對可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計提出的明確規(guī)定，特別是以實際運行能耗、能效和碳排放為直接考核目標(biāo)，進(jìn)一步促進(jìn)可再生能源系統(tǒng)在應(yīng)用質(zhì)量方面的提升與促進(jìn)。
建筑能效的提升，離不開建筑設(shè)備技術(shù)改造和產(chǎn)品升級。對標(biāo)GB50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，《規(guī)范》提高了對冷水機組、風(fēng)冷多聯(lián)機等設(shè)備和熱泵系統(tǒng)的能效指標(biāo)要求。這為熱泵廠家?guī)砹藱C遇，同時也提出了挑戰(zhàn)。
山東格瑞德集團(tuán)有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，機組效率要求全面提升，對熱泵廠家性能設(shè)計、制作工藝等提出了更高的要求，推動廠家技術(shù)能力提升和創(chuàng)新，有利于廠家向市場提供性能更好、更節(jié)能的設(shè)備。作為集中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)、制造、銷售及服務(wù)為一體的大型企業(yè)集團(tuán)，昆山臺佳機電有限公司負(fù)責(zé)人向本刊記者表示，為適應(yīng)新《規(guī)范》的要求，熱泵廠家需要順應(yīng)要求進(jìn)化升級：一是通過技術(shù)的更新迭代，以及地源熱泵等可再生能源的利用，提升效率。二是需要轉(zhuǎn)換思維，從傳統(tǒng)的冷熱源設(shè)備供應(yīng)，向系統(tǒng)的解決方案轉(zhuǎn)變，以科學(xué)的管理方法，統(tǒng)籌熱泵系統(tǒng)設(shè)計、選型、生產(chǎn)、裝配以及運維，從而實現(xiàn)全流程的高效節(jié)能。
隨著行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展，單純提升設(shè)備部件的效率已遇到了瓶頸，投入大但提升效果有限。對此，鄧杰文表示在這種情況下就需要設(shè)備廠家積極轉(zhuǎn)換思路，從局部部件的優(yōu)化，向整體性的技術(shù)創(chuàng)新，包括壓縮機形式、電機形式、更高效環(huán)保的冷媒及系統(tǒng)形式等。另外，優(yōu)化設(shè)備面向不同使用場景的運行控制和調(diào)節(jié)能力，特別是針對運行過程中變化的冷熱供應(yīng)需求、設(shè)備運行工況，從傳統(tǒng)的尖峰工況夠不夠的跳高思路向長期運行、變工況運行能效好不好的跳遠(yuǎn)思路轉(zhuǎn)變，給出更有針對性、更加智慧高效的調(diào)節(jié)策略。
蔡皖龍表示，在提高設(shè)備和系統(tǒng)額定工況效能指標(biāo)的基礎(chǔ)上更加注重變負(fù)荷工況的性能優(yōu)化，才能真正實現(xiàn)建筑全生命周期內(nèi)的持續(xù)高效節(jié)能運行，從而使得產(chǎn)品具有獨特競爭力，最終占領(lǐng)市場。“通過與科研院校和研究機構(gòu)合作，開展產(chǎn)學(xué)研用一體化研究和應(yīng)用工作，是未來設(shè)備廠家提升自身競爭力，加速企業(yè)發(fā)展的必要手段，未來將成為行業(yè)內(nèi)主流發(fā)展模式。”蔡皖龍說。
由粗放型向精細(xì)化轉(zhuǎn)變，地源熱泵再啟“藍(lán)海”
目前我國地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計施工、運行等階段存在的問題，受訪業(yè)內(nèi)人士大多指出，“不少工程項目設(shè)計未進(jìn)行全年動態(tài)負(fù)荷及吸、排熱量計算”“地埋管打井存在不規(guī)范，回填未按規(guī)范進(jìn)行”“部分系統(tǒng)未做熱物性實驗或后期沒有地溫監(jiān)測系統(tǒng)”。業(yè)內(nèi)人士表示，對于地源熱泵系統(tǒng)施工而言，這些“隱蔽工程”是項目施工質(zhì)量的“生命線”。新時代新使命中，踐行能源革命，推動地源熱泵等可再生能源應(yīng)用高質(zhì)量發(fā)展，實現(xiàn)由粗放型發(fā)展向精細(xì)化發(fā)展轉(zhuǎn)型勢在必行。
傳統(tǒng)地源熱泵工程項目大多設(shè)計、施工、運行管理“三權(quán)分立”，由于不熟悉設(shè)計細(xì)節(jié)和實際施工情況，第三方運維人員在項目日常維護(hù)和運行管理過程中可能會忽略對系統(tǒng)性能和地溫變化開展持續(xù)監(jiān)測評估，不能根據(jù)工程運行情況及時調(diào)整運行策略，無法最大限度發(fā)揮地源熱泵技術(shù)優(yōu)勢，有時甚至出現(xiàn)工程能效過低、項目運行成本高昂等情況。
鑒于目前地源熱泵系統(tǒng)在實際工程應(yīng)用中存在精細(xì)化管理不足的問題，鄧杰文建議，在設(shè)計階段要明確項目未來實際運行的需求和特點，進(jìn)行針對性的設(shè)計，一方面避免過大的裝機選型，不僅帶來了投資冗余，還不利于未來的變工況運行。另一方面需要關(guān)注冷熱供應(yīng)需求的動態(tài)變化，也就是要進(jìn)行逐時的負(fù)荷計算，這一點能夠更好的指導(dǎo)設(shè)備的選型和運行控制策略的制定。特別是對于地源熱泵系統(tǒng)，給出全年累積的冷熱供應(yīng)需求，就能夠充分考慮全年取熱與排熱的平衡，來指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計。
受訪業(yè)內(nèi)人士指出，精細(xì)化設(shè)計更重要的一點是在設(shè)計階段定量的給出未來運行的目標(biāo)，包括供冷供熱量的目標(biāo)、能耗能效和碳排放的目標(biāo)，從而作為指導(dǎo)依據(jù)貫穿整個建設(shè)和未來運行過程，嚴(yán)格把控工程建設(shè)質(zhì)量，嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的調(diào)試與驗收。
山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院副院長崔萍告訴本刊記者，單一地源熱泵系統(tǒng)在南方或北方建筑應(yīng)用均會出現(xiàn)地下冷熱不平衡問題，同時大集群埋管，換熱器輸送能耗較高，這些均會導(dǎo)致地源熱泵系統(tǒng)綜合能效比低。“針對這個問題，現(xiàn)在越來越多的大型項目多采用多能互補的復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)。對于復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)有的設(shè)計多采用工程經(jīng)驗或靜態(tài)設(shè)計方法，也容易導(dǎo)致冷熱不平衡、容量不匹配、多能協(xié)同利用差等問題；同時復(fù)合系統(tǒng)在運行管理方面也缺乏科學(xué)精準(zhǔn)的控制策略。”崔萍說。
針對我國現(xiàn)階段地源熱泵施工存在的上述問題，《規(guī)范》明確提出“當(dāng)淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用建筑面積大于或等于5000m²時，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場巖土熱響應(yīng)試驗”，同時還強制性要求，淺層地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)進(jìn)行所負(fù)擔(dān)建筑物全年動態(tài)負(fù)荷及吸、排熱量計算，最小計算周期不應(yīng)小于1年。建筑面積50000m²以上大規(guī)模地埋管地源熱泵系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行10年以上地源側(cè)熱平衡計算。
蔡皖龍表示，《規(guī)范》的出臺明確了對大型地源熱泵系統(tǒng)必須開展動態(tài)負(fù)荷分析和生命周期巖土平衡計算的要求，這將有力規(guī)范相關(guān)工程項目的設(shè)計流程，確保項目方案設(shè)計合理性。同時，這無疑將倒逼地源熱泵產(chǎn)業(yè)鏈在實際項目應(yīng)用中建立健全覆蓋項目全生命周期設(shè)計-施工-運行管理各階段的一體化產(chǎn)業(yè)聯(lián)動體系。他認(rèn)為，具有自主設(shè)計、施工和后期運行維護(hù)能力的地源熱泵行業(yè)綜合服務(wù)聚合商將成為未來地源熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅力量。
崔萍認(rèn)為，《規(guī)范》中對淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計及施工安裝做了強制要求，對地源熱泵工程設(shè)備性能、安裝與驗收有了更為嚴(yán)格的規(guī)范要求。她相信《規(guī)范》的實施，將加快地源熱泵市場由粗放模式向精細(xì)模式轉(zhuǎn)型，助力地源熱泵相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。
於仲義向記者表示，此次國家將可再生能源納入到新建建筑及建筑群的總體規(guī)劃之中，推動可再生能源建筑用能升級，這對于太陽能、地源熱泵行業(yè)而言可謂是再啟“藍(lán)海”，迎來新的發(fā)展機遇和契機。
守牢發(fā)展底線，以高標(biāo)準(zhǔn)要求推動高質(zhì)量發(fā)展
近年來，全國多地發(fā)生了因地?zé)峄毓鄦栴}而引發(fā)的地?zé)岱饩录l(fā)社會關(guān)注。地?zé)峄毓嗌婕暗責(zé)豳Y源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)問題，是地?zé)衢_發(fā)中不可回避的一個重要課題。作為強制性條文，《規(guī)范》明確提出，“地下水換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)勘察資料進(jìn)行設(shè)計。必須采取可靠回灌措施，確保置換冷量或熱量后的地下水全部回灌到同一含水層，不得對地下水資源造成浪費及污染。”
熱源井抽水和回灌試驗，是保障工程低位熱源供應(yīng)穩(wěn)定的前提?！兑?guī)范》強調(diào)，地下水源熱泵的熱源井應(yīng)進(jìn)行抽水試驗和回灌試驗，并應(yīng)單獨驗收，其持續(xù)出水量和回灌量應(yīng)穩(wěn)定，且應(yīng)對照圖紙核查；抽水試驗結(jié)束前應(yīng)在抽水設(shè)備的出口處采集水樣進(jìn)行水質(zhì)和含砂量測定，水質(zhì)和含砂量應(yīng)滿足系統(tǒng)設(shè)備的使用要求。
目前一些地源熱泵工程因粗放開發(fā)，地下施工的監(jiān)督管理未有效進(jìn)行，質(zhì)量控制存在缺失環(huán)節(jié)，導(dǎo)致部分項目失敗或節(jié)能效果欠佳。受訪者表示，《規(guī)范》從工程系統(tǒng)全生命周期考慮，對施工調(diào)試驗收與運行管理等強制要求，對地源熱泵整個系統(tǒng)的應(yīng)用能力進(jìn)行提升，這就要求相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行技術(shù)升級做好配套服務(wù)。“相信《規(guī)范》的實施對整個地源熱泵產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)是一個大的提升，地源熱泵應(yīng)用品質(zhì)也將會得到大浮提升。”
鄧杰文表示，項目在未來長期運行過程中，要不斷的對標(biāo)目標(biāo)設(shè)定值，對實際運行性能進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測、評估、診斷與優(yōu)化，并且充分利用運行數(shù)據(jù)對系統(tǒng)設(shè)計和相應(yīng)目標(biāo)值的設(shè)定進(jìn)行反饋與優(yōu)化，從而形成良好的閉環(huán)和全過程的精細(xì)化管理，實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)工程應(yīng)用質(zhì)量不斷提升，實際運行效率和節(jié)能減排效果的不斷提升，更好的促進(jìn)地源熱泵行業(yè)的發(fā)展。
“打鐵還需自身硬，要對可再生能源利用工程中存在的問題，查找不足，不斷優(yōu)化，凝練技術(shù)，及早發(fā)現(xiàn)，及早解決，才能真正發(fā)揮可再生能源的作用。”於仲義表示，無論南北市場，還是縱深融合發(fā)展，地源熱泵的利用都需要綜合考慮時間、空間、氣候環(huán)境、資源條件等因素，做到因地制宜，才能保障地源熱泵等可再生建筑應(yīng)用趨于向良性可持續(xù)發(fā)展。
面向新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，鄧杰文建言：可再生能源系統(tǒng)一定要對自身提出更高的要求，不斷修煉“內(nèi)功”，從更加合理的設(shè)計方法，更加因地制宜、特別是多能耦合的系統(tǒng)形式，加強施工質(zhì)量監(jiān)管、嚴(yán)格開展調(diào)試驗收，結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)、打造智慧化綜合能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能降耗減排運行等方面不斷提升工程質(zhì)量，強化節(jié)能減排效果，以更積極主動的態(tài)度、更先進(jìn)的技術(shù)、更高質(zhì)量的工程賦能地源熱泵行業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。
王建奎認(rèn)為，《規(guī)范》的頒布為行業(yè)吹響了前進(jìn)的號角，同時也給從業(yè)者敲響了責(zé)任的警鐘，為了保障地源熱泵等可再生能源建筑應(yīng)用的健康發(fā)展，《規(guī)范》明確了規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行的強制要求，構(gòu)筑了行業(yè)發(fā)展的底線。“大量的工程案例說明，盲目的大干快上、急功近利會毀了我們的事業(yè)。行業(yè)從業(yè)者必須時刻保持清醒的頭腦，以《規(guī)范》作為我們行動的準(zhǔn)則，守牢底線，不碰紅線，以優(yōu)異的技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的工程作為我們對社會的答卷，不忘初衷，才能使我們的事業(yè)行穩(wěn)致遠(yuǎn)。”王建奎說。（文/戴海雷）
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