地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用存在問題及對(duì)策

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為什么地源熱泵在中國會(huì)有如此大的發(fā)展，分析其中的原因，有以下幾點(diǎn)：
    首先是由供熱供冷的巨大需求決定的。中國960萬平方公里的國土面積從北到南共有五個(gè)氣候區(qū)，有五分之三的地區(qū)都需要冬季供暖，目前供暖在發(fā)達(dá)的長江流域是一個(gè)剛性需求， 我們只能積極應(yīng)對(duì)，且盡可能其發(fā)展速度控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。
    其次，我國氣候帶的多樣性決定了地源熱泵發(fā)展的多種形式，須根據(jù)不同氣候帶因地制宜采用不同形式的地源熱泵。針對(duì)我國地源熱泵發(fā)展情況，我總結(jié)了十六個(gè)字：技術(shù)先導(dǎo)，行業(yè)推進(jìn)，政府引導(dǎo)，市場選擇。
    1. 技術(shù)先導(dǎo)。在中國大力推廣熱泵技術(shù)并不是盲目的。首先我們?cè)诩夹g(shù)上做了大量基礎(chǔ)工作，逐漸建立技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系和人才隊(duì)伍，有了這些基礎(chǔ)的建立，才保證了可再生能源從項(xiàng)目示范順利過渡到城市示范。
    2. 行業(yè)推進(jìn)。像全國地源熱泵委員會(huì)主辦的走進(jìn)城市地源熱泵技術(shù)高層論壇就屬于一個(gè)行業(yè)推進(jìn)會(huì)，建設(shè)行業(yè)、工程與地質(zhì)行業(yè)等都在積極推動(dòng)。
     3. 政府引導(dǎo)。自2006年起，國家不斷出臺(tái)鼓勵(lì)措施，政策上的支持至今已持續(xù)了五年。一個(gè)國家在五年內(nèi)持續(xù)推廣一項(xiàng)技術(shù)，這樣的舉措在世界范圍內(nèi)也是具有影響力的，像中國這樣大力推動(dòng)地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的國家并不多。前不久，亞太地區(qū)熱泵交流會(huì)在日本召開，作為同行間的交流，我在國際會(huì)議上介紹了中國地源熱泵發(fā)展的國家引導(dǎo)政策，其他國家的同行們都很羨慕。
     4. 市場選擇。在地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用中，盡管政府的推廣有很強(qiáng)的力度，有技術(shù)的先導(dǎo)，有行業(yè)的推進(jìn)，但最終還是需要市場選擇，沒有市場而僅僅靠政府、專家、行業(yè)組織的力量是不夠的，所以中國地源熱泵的推廣應(yīng)用最終要由市場決定。
    下面，我將就地源熱泵推廣中遇到阻力的原因進(jìn)行分析。據(jù)IEA/HPP報(bào)告指出，像美國、瑞典、德國以及日本在推廣中存在的最大障礙是成本高。而投資成本就中國地源熱泵發(fā)展而言卻非最主要的矛盾。我們用初投資進(jìn)行分析，以利用地壤源熱泵為例：地源熱泵項(xiàng)目近5年來的初投資成本并無太大變化，單位面積的投資成本基本還維持在300到400元。像這樣的價(jià)格在國際上幾乎是不可能的。在中國為什么會(huì)這樣呢？分析原因，一是應(yīng)用規(guī)模越做越大，規(guī)模效應(yīng)已經(jīng)出現(xiàn)。二是設(shè)備的效率提高了，過去遇到巖石層以后，打孔就非常困難了，但現(xiàn)在有了專門在巖石層中鉆孔的機(jī)器，打起來很快。國內(nèi)大部分企業(yè)一般不會(huì)用上百萬的專用鉆機(jī)，一些大企業(yè)即使有，通常也不會(huì)在大規(guī)模地使用，而是使用較便宜的三角鉆機(jī)，它成本低，但帶來的污染較高，這一點(diǎn)我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，因此我們與國外總體水平相比，還存在一定差距。
     接下來，再對(duì)地源熱泵應(yīng)用推廣中的主要問題進(jìn)行分析，希望能引起大家的重視。
     一是行業(yè)發(fā)展太快，隨之而來的問題不能很快得到解決。雖然目前地源熱泵還是一個(gè)小行業(yè)，或者說是一種新技術(shù)，但是它在發(fā)展中所出現(xiàn)的負(fù)效應(yīng)我們不能忽視。
    二是很多具體的技術(shù)方面的問題需要解決。首先是地下水回灌問題，這里既存在技術(shù)因素，也有相關(guān)部門的管理因素，要解決這個(gè)問題就需要技術(shù)和管理共同抓。在地源熱泵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上對(duì)回灌這方面要求得非常嚴(yán)格，必須百分百回灌到同層。而能否實(shí)現(xiàn)百分百回灌，我認(rèn)為首先要強(qiáng)調(diào)的是適應(yīng)性，即項(xiàng)目是否適合應(yīng)用地下水，如果先天就不適宜，那后期如何加強(qiáng)管理、如何嚴(yán)格限制、采取怎樣的措施也解決不了問題。另外，國內(nèi)能真正掌握回灌等先進(jìn)的設(shè)計(jì)、施工核心技術(shù)的人并不多，而涉足這項(xiàng)工作的人目前卻沒有門檻。比如打孔，任何一個(gè)打井隊(duì)自己就可以干，但他們不會(huì)考慮回灌，更不去考慮對(duì)建筑物沉降的影響、對(duì)地下水溫會(huì)不會(huì)帶來變化等問題?，F(xiàn)在各個(gè)省市的很多水文地質(zhì)部門也在加強(qiáng)這方面的監(jiān)測，監(jiān)測回灌以后排水側(cè)的溫度對(duì)整個(gè)地區(qū)地下水質(zhì)有沒有影響等，這些問題都是影響地下水源熱泵發(fā)展的主要因素。目前由于回灌問題是一個(gè)普遍存在的重要問題，已經(jīng)引起了政府部門和行業(yè)內(nèi)高度重視，各個(gè)省市也出臺(tái)了相當(dāng)嚴(yán)厲的監(jiān)管措施，甚至是限制措施。比如說上海和江蘇就明確規(guī)定不允許使用地下水?；毓鄦栴}不能很好地解決，會(huì)造成越來越多的地區(qū)對(duì)地下水源熱泵進(jìn)行限制。但并非回灌問題不能解決，像德國和荷蘭在地下水回灌技術(shù)上就是世界領(lǐng)先的。
    下面談?wù)勍寥涝礋岜茫?
    這是在中國熱泵產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及率最高的一種形式，因?yàn)樗軛l件限制很少。發(fā)展土壤源熱泵的難點(diǎn)主要集中在熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)和冷熱平衡問題。關(guān)于熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，2009年在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的修訂中對(duì)其進(jìn)行了規(guī)定，要求應(yīng)用面積5000平方米以上是必須要做熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)， 5000平方米以下可以用一些常規(guī)的估算方法計(jì)算，但是目前土壤源熱泵的工程中真正能按照規(guī)范去做的并不多。在歐美等國，土壤源熱泵一般以商業(yè)建筑和單體住宅項(xiàng)目為主，如用于商業(yè)建筑上必須做熱響應(yīng)試驗(yàn)，如是單體住宅一般不做。另外，還有是冷熱平衡的問題，由于有些地方的項(xiàng)目粗放設(shè)計(jì)，不做全年負(fù)荷計(jì)算，也不做全年釋熱量和吸熱量的平衡計(jì)算，造成很多項(xiàng)目在運(yùn)行兩三年后就開始出現(xiàn)問題。
    關(guān)于地表水源熱泵，
    目前最關(guān)鍵的問題是在經(jīng)濟(jì)性上，即如何用最少的成本實(shí)現(xiàn)最大的能效。還有污水源，雖然現(xiàn)在采用污水的工程案例越來越多，但是原生污水是否具有長期的穩(wěn)定性、可靠性，誰也不能保證。根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn)，原生污水在長期穩(wěn)定性上仍然存在不確定因素，但中水的穩(wěn)定性就相對(duì)要好得多。
     此外，還有一個(gè)問題需要引起注意，這就是我們關(guān)注的焦點(diǎn)應(yīng)該從熱泵機(jī)組的能效上轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)性能系數(shù)上，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對(duì)于熱泵系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，目前我國《可再生能源建筑應(yīng)用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》正在起草中，制訂這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的意義就在于：要正確地評(píng)價(jià)地源熱泵，                   首先要保證評(píng)價(jià)的方法是統(tǒng)一的，如果方法不統(tǒng)一，就不可能得到正確的結(jié)論；第二，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)，能效比的數(shù)據(jù)得出后，無論是2、3  還是4，到底哪個(gè)好，要有一個(gè)確定值，不但要有統(tǒng)一的指標(biāo)體系，還要有確定的指標(biāo)數(shù)值，只有通過正確的評(píng)價(jià)，才能讓行業(yè)內(nèi)外真正正確認(rèn)識(shí)地源熱泵。
     目前，中國地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)站在了一個(gè)新的起點(diǎn)上，要保證它健康科學(xué)的發(fā)展，需要通過各方的共同努力，我們必須對(duì)其正確認(rèn)識(shí)、正確理解、正確使用。