創(chuàng)新整合：“熱泵+”經(jīng)典案例

“熱泵+”以其卓越的性能和創(chuàng)新的技術(shù)，正成為能源領(lǐng)域的后起之秀。它不僅能高效地利用可再生能源，實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用，還能為我們的生活帶來更多的舒適和便利。無論是家庭供暖、熱水供應(yīng)，還是工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)領(lǐng)域，“熱泵+”都展現(xiàn)出了無限的潛力和廣闊的前景。

徐偉為灃西能源·2023第十三屆中國國際地熱高層論壇作主題報告

濟寧文化中心位于濟寧市太白湖新區(qū)，地處運河路以東，圣賢路以南，規(guī)劃總用地面積38.4萬㎡。文化中心包括文化館、圖書館、博物館、美術(shù)館以及配套的商業(yè)綜合體。徐偉及其團隊利用“熱泵+”系統(tǒng)為建筑群設(shè)計了一套供熱供冷系統(tǒng)，以地源熱泵系統(tǒng)作為機載，滿足文化中心全年的供暖供熱需求。

據(jù)了解，濟寧文化中心項目巖土體的綜合導熱系數(shù)為2.83W/(m·K)，徐偉及其團隊做了2700個雙U型的換熱孔，孔深120m，間距5m，對其負荷進行了準確的預判。項目已經(jīng)平穩(wěn)運行了四年，也獲得了中國建筑協(xié)會暖通空調(diào)設(shè)計的一等獎。

在孔子故鄉(xiāng)——歷史文化名城曲阜市區(qū)的西部，坐落著總建筑面積達34193平方米的曲阜市人民醫(yī)院。項目建筑采用“熱泵+”燃氣鍋爐+太陽能的分布式系統(tǒng)，總冷負荷9000千瓦，總熱負荷8500千瓦。徐偉及其團隊優(yōu)化了曲阜市人民醫(yī)院項目地源熱泵占比，整個“熱泵+”系統(tǒng)由三臺離心機組、兩臺冷卻塔、兩臺燃氣鍋爐和太陽能集熱共同組成，地源熱泵制熱占比13%，鍋爐占56%，太陽能占25%。

徐偉及其團隊通過預先模擬計算，模擬數(shù)據(jù)與最后的實際運行數(shù)據(jù)誤差降低在7%～8%，冷源的能效比達到4.92，冬、夏季的運行費用都在12元左右，在大型的以“熱泵+”為主的系統(tǒng)中取得了良好的應(yīng)用效果，且投資較低，滿足了業(yè)主的需求。

徐偉所在的辦公大樓是近零耗建筑，是完全實現(xiàn)了地源熱泵+太陽能+吸收式制冷來供能的“熱泵+”供熱供冷系統(tǒng)典范。建筑大樓體量不大，但是系統(tǒng)應(yīng)用涉及范圍廣，應(yīng)用了光伏、帶有實驗性質(zhì)的集熱器等。據(jù)徐偉介紹，該示范樓已投入使用多年，實際供暖、空調(diào)和照明能耗僅為北京市普通寫字樓平均能耗的20%。

將目光鎖定在中國西南，貴陽中天·未來方舟項目是規(guī)模達720萬平米的商業(yè)中心，徐偉及其團隊是項目暖通方案的咨詢方。貴州是典型的夏熱冬冷地區(qū)，作為中國首批“國家綠色生態(tài)城區(qū)”，中天·未來方舟采用水源“熱泵+”污水源熱泵系統(tǒng)，同時將燃氣鍋爐作為補充，利用南明河水與城市生活污水的溫度差，作為供暖系統(tǒng)的供暖熱源。

貴州冬天非常濕冷，早在2015年，中天·未來方舟就已經(jīng)正式開啟了項目內(nèi)的集中供暖，徐偉及其團隊做了相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測試，包括河水溫度的變化、河水的流量等。通過幾年的實際運行，河水源熱泵系統(tǒng)常規(guī)運行能效比可達5.15，供暖季的平均COP為4.1?！盁岜?”系統(tǒng)為中天·未來方舟提供了更具精準性和穩(wěn)定性的供暖服務(wù)，供暖季室內(nèi)溫度全天保持在21℃左右，并且做到了24小時不間斷供暖、無污染。

地熱能和其它能源結(jié)合互補、形成多樣化發(fā)展是未來的普遍方向。徐偉強調(diào)：“一個地區(qū)、一個城市，甚至一個行業(yè)、一個國家走向要低碳可持續(xù)化發(fā)展，那么建筑節(jié)能不是單一的系統(tǒng)就能夠完成的，它應(yīng)該是多種能源的綜合發(fā)展?！蔽磥恚卦礋岜脩?yīng)該以“熱泵+”的模式與其它能源形式組合構(gòu)成一個低碳、可持續(xù)的供應(yīng)系統(tǒng)。

技術(shù)已成熟，行業(yè)需規(guī)范

“地源熱泵這項技術(shù)已經(jīng)很成熟了，但是在技術(shù)應(yīng)用過程中亂象較多，技術(shù)本身已經(jīng)沒什么障礙，但是為什么應(yīng)用不好？”徐偉說道。他認為，首先是從業(yè)者專業(yè)素養(yǎng)不足，其次是沒有遵循因地制宜的原則。

以巖土熱物性測試為例，巖土熱物性測試是科學設(shè)計淺層地埋管地源熱泵的依據(jù)，但目前還有很多單位和項目省略這一步驟。徐偉告訴記者：“在地源熱泵系統(tǒng)的施工過程中，巖土熱物性測試一直沒有做好，并且在業(yè)內(nèi)也很少有企業(yè)去做，即使做了也沒有按照規(guī)范?！?/p>

巖土熱物性測試是評估土壤和巖石熱傳導性能的一種方法，對于地熱能利用、地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計、地下工程等領(lǐng)域具有重要意義。巖土熱物性測試可以評估地下巖土的熱傳導性能，幫助確定地熱能利用的潛力。通過了解地下巖土的熱導率、熱容量等參數(shù)，可以更準確地設(shè)計地熱能利用系統(tǒng)，提高能源利用效率。

地源熱泵系統(tǒng)利用地下巖土的穩(wěn)定溫度來進行空調(diào)和供暖，巖土熱物性測試可以提供地下巖土的熱傳導性能數(shù)據(jù)，幫助設(shè)計合適的地源熱泵系統(tǒng)。在地下工程中，巖土熱物性測試可以提供巖土的熱導率、熱容量等參數(shù)，幫助工程師進行熱分析和熱設(shè)計，確保地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

地源熱泵技術(shù)屬于一個新興的、交叉的技術(shù)，要確保每個項目質(zhì)量達標才能真正推動行業(yè)的進步和發(fā)展。徐偉在十多年前就呼吁地源熱泵項目一定要做巖土熱物性測試，但業(yè)內(nèi)一直沒有很大的改善，這也是目前很多地源熱泵項目達不到預期的關(guān)鍵原因。

徐偉認為，地源熱泵技術(shù)規(guī)?；\用之后，要保證項目的工程質(zhì)量達標甚至做到優(yōu)秀，離不開從業(yè)人員的素質(zhì)和能力的提升，從業(yè)者要學習和掌握地源熱泵的相關(guān)知識和核心技術(shù)?！暗卦礋岜檬且环N專項技術(shù)，專項技術(shù)要有專業(yè)的人來做，要經(jīng)過專業(yè)的培訓和經(jīng)驗的積累，以專業(yè)人才的素質(zhì)和能力來保障工程的質(zhì)量。”徐偉說。