地源熱泵在中國(guó)的適宜性評(píng)價(jià)

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中國(guó)地源熱泵在過去的10年里迅速發(fā)展， 到2010年底已達(dá)到1.8億建筑平方米的應(yīng)用，幾乎是每年近30% 的發(fā)展速度，一年的總量基本上相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的總和。如此快的發(fā)展速度也帶來了一些問題。面對(duì)日益嚴(yán)峻的能耗環(huán)境，國(guó)家加大力度扶持和鼓勵(lì)可再生能源技術(shù)的應(yīng)用和推廣，也正是在此背景下，地源熱泵在今后應(yīng)如何發(fā)展，是否各個(gè)地區(qū)都可以推廣就成為了業(yè)界研究的方向。對(duì)此，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長(zhǎng)徐偉針對(duì)地源熱泵在中國(guó)的適宜性研究成果進(jìn)行了闡述。
 
　　一、地源熱泵適宜性問題的提出
　　徐偉介紹，歐美國(guó)家的地源熱泵主要用在小型房間、單體HOUSE、陽(yáng)光房，很少用在大型公共建筑上，中國(guó)的地源熱泵則用在火車站、體育場(chǎng)、展覽館、影劇院等高密度高強(qiáng)度的地方，特別是中國(guó)正處在高鐵快速建設(shè)的時(shí)候，很多高鐵的起始站和終點(diǎn)站都在應(yīng)用。比如武漢站，即將運(yùn)行的京滬高鐵沿線，一些大劇院也都在應(yīng)用。在很多大型建筑上都大規(guī)模地應(yīng)用，在中國(guó)這么大面積推廣過程中，特別是在政府鼓勵(lì)政策和財(cái)政補(bǔ)貼的情況下，怎么才能將地源熱泵技術(shù)應(yīng)用好，這項(xiàng)研究工作在過去5年是國(guó)家“十一五”重大科技支撐清華課程課題中水源地源熱泵高效應(yīng)用關(guān)聯(lián)技術(shù)研究與示范中的一部分。參與完成該課題研究的有5家單位，中國(guó)建筑科學(xué)研究院、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)和中國(guó)最早生產(chǎn)地源熱泵的山東富爾達(dá)空調(diào)設(shè)備有限公司，還有將近20家系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)商等開發(fā)公司企業(yè)共同參與，完成了中國(guó)地源熱泵適宜性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。
 
　　適宜性研究按照中國(guó)目前的發(fā)展來講，分為土壤源熱泵、地表水源熱泵、地下水源熱泵、污水源熱泵四大類。徐偉院長(zhǎng)以目前在中國(guó)應(yīng)用較多的土壤源熱泵為例，詳細(xì)介紹了適宜性研究結(jié)果。
 
二、各類型熱泵的適宜性研究
 
　　做適宜性研究要考慮兩大條件，資源性條件和系統(tǒng)性條件，分別有相關(guān)的指標(biāo)，根據(jù)中國(guó)的建筑類型分為辦公建筑和居住建筑典型兩類。土壤源熱泵系統(tǒng)又分單一系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)。單一型土壤源熱泵系統(tǒng)巖土體的資源條件，最主要的指標(biāo)是看土壤平均，系統(tǒng)條件則包括節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和平衡性也就是冷熱的取舍問題。
 
　　如果我們對(duì)各地區(qū)的辦公建筑進(jìn)行分析和比較發(fā)現(xiàn)有一個(gè)適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜區(qū)和不適宜區(qū)。我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用地源熱泵，并沒有做過大面積的適宜性研究。土壤源熱泵適宜區(qū)集中在黃河到華北地一帶，較適宜區(qū)在長(zhǎng)城氣候區(qū)，嚴(yán)寒、寒冷過渡區(qū)一帶；夏熱冬冷的長(zhǎng)江流域沿線一帶是一般適宜區(qū)，華南是不適宜區(qū)。這一個(gè)結(jié)果和現(xiàn)在很多的應(yīng)用有巨大的反差。
 
　　復(fù)合式土壤源熱泵系統(tǒng)是指冬天用鍋爐補(bǔ)充，夏天要冷卻塔補(bǔ)充，夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)用復(fù)合型的案例較多。由于居住建筑的復(fù)合特征和公共建筑差別很大，適宜區(qū)是在黃河中下游一直到華北的寒冷地區(qū)，東北、西北、華北就不適宜了；夏熱冬冷地區(qū)是適宜區(qū)，廣東、廣西、海南、福建是不適宜區(qū)。根據(jù)這些研究結(jié)果來看政府推廣地源熱泵的政策是有重要意義的。
 
　　地下水熱泵的適宜性最大的指標(biāo)取決于水文地質(zhì)，就是地下水資源條件。中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境研究所在這方面做了非常深刻的研究，把他們的研究結(jié)果和熱泵系統(tǒng)結(jié)合在一起，考慮復(fù)水性、水溫、礦化度、地形地貌微觀條件，以及人口密度、人均TTP、年降雨量等因素來共同分析。根據(jù)這些條件，夏熱冬冷地區(qū)水資源豐富是適宜區(qū)，北方地區(qū)水資源條件不充分不適合應(yīng)用地下水熱泵。
 
　　海水源熱泵的適宜性和現(xiàn)在推廣范圍也有一定出入。中國(guó)的海岸線很長(zhǎng)，但是真正適合于用海水做的工程其實(shí)也不多。像渤海地區(qū)是不太適合的，是一般性適宜區(qū)，黃海地區(qū)是適宜區(qū)，大連不是最佳適宜區(qū)，是較適宜區(qū)。這個(gè)結(jié)果可能和現(xiàn)有的許多的大家在推廣過程中的想法理念有些區(qū)別。
 
　　污水源熱泵在中國(guó)發(fā)展很快，城市有很多污水處理廠，處理后的污水利用方法類似，但不完全治標(biāo)，適宜區(qū)和土壤源熱泵系統(tǒng)的基本上類似，結(jié)論是差不多的。
 
三、適宜性研究的意義
　　根據(jù)以上研究成果，徐偉院長(zhǎng)認(rèn)為，適宜區(qū)的分區(qū)可以為各地方政府制定地源熱泵區(qū)域發(fā)展規(guī)劃提供正確有利的指導(dǎo)。不管哪個(gè)類型的地源熱泵，仍然要做到因地制宜，高效、經(jīng)濟(jì)、保障安全出發(fā)的原則。以上結(jié)論針對(duì)的是大比例大規(guī)模的小區(qū)，城市級(jí)或區(qū)域級(jí)的評(píng)價(jià)可以依據(jù)這個(gè)方法展開。具體到某一個(gè)項(xiàng)目的適宜性要以區(qū)域性的評(píng)價(jià)分離為指導(dǎo)，同時(shí)也要考慮項(xiàng)目的具體特點(diǎn)。一般情況下，區(qū)域性的不適宜是普遍性的，我們的研究成果不代表某一個(gè)項(xiàng)目是不是適宜，也許還有別的特點(diǎn)，這就是普遍性和特殊性的區(qū)別。