地源熱泵系統(tǒng)應用存在問題及對策

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為什么地源熱泵在中國會有如此大的發(fā)展，分析其中的原因，有以下幾點：
    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)達的長江流域是一個剛性需求， 我們只能積極應對，且盡可能其發(fā)展速度控制在一個合理的范圍內(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。針對我國地源熱泵發(fā)展情況，我總結了十六個字：技術先導，行業(yè)推進，政府引導，市場選擇。
    1. 技術先導。在中國大力推廣熱泵技術并不是盲目的。首先我們在技術上做了大量基礎工作，逐漸建立技術體系、標準體系和人才隊伍，有了這些基礎的建立，才保證了可再生能源從項目示范順利過渡到城市示范。
    2. 行業(yè)推進。像全國地源熱泵委員會主辦的走進城市地源熱泵技術高層論壇就屬于一個行業(yè)推進會，建設行業(yè)、工程與地質(zhì)行業(yè)等都在積極推動。
     3. 政府引導。自2006年起，國家不斷出臺鼓勵措施，政策上的支持至今已持續(xù)了五年。一個國家在五年內(nèi)持續(xù)推廣一項技術，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地源熱泵技術應用的國家并不多。前不久，亞太地區(qū)熱泵交流會在日本召開，作為同行間的交流，我在國際會議上介紹了中國地源熱泵發(fā)展的國家引導政策，其他國家的同行們都很羨慕。
     4. 市場選擇。在地源熱泵技術的應用中，盡管政府的推廣有很強的力度，有技術的先導，有行業(yè)的推進，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行分析。據(jù)IEA/HPP報告指出，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。我們用初投資進行分析，以利用地壤源熱泵為例：地源熱泵項目近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。像這樣的價格在國際上幾乎是不可能的。在中國為什么會這樣呢？分析原因，一是應用規(guī)模越做越大，規(guī)模效應已經(jīng)出現(xiàn)。二是設備的效率提高了，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器，打起來很快。國內(nèi)大部分企業(yè)一般不會用上百萬的專用鉆機，一些大企業(yè)即使有，通常也不會在大規(guī)模地使用，而是使用較便宜的三角鉆機，它成本低，但帶來的污染較高，這一點我們應該清醒地認識到，因此我們與國外總體水平相比，還存在一定差距。
     接下來，再對地源熱泵應用推廣中的主要問題進行分析，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小行業(yè)，或者說是一種新技術，但是它在發(fā)展中所出現(xiàn)的負效應我們不能忽視。
    二是很多具體的技術方面的問題需要解決。首先是地下水回灌問題，這里既存在技術因素，也有相關部門的管理因素，要解決這個問題就需要技術和管理共同抓。在地源熱泵技術的標準規(guī)范上對回灌這方面要求得非常嚴格，必須百分百回灌到同層。而能否實現(xiàn)百分百回灌，我認為首先要強調(diào)的是適應性，即項目是否適合應用地下水，如果先天就不適宜，那后期如何加強管理、如何嚴格限制、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的設計、施工核心技術的人并不多，而涉足這項工作的人目前卻沒有門檻。比如打孔，任何一個打井隊自己就可以干，但他們不會考慮回灌，更不去考慮對建筑物沉降的影響、對地下水溫會不會帶來變化等問題?，F(xiàn)在各個省市的很多水文地質(zhì)部門也在加強這方面的監(jiān)測，監(jiān)測回灌以后排水側的溫度對整個地區(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，各個省市也出臺了相當嚴厲的監(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，會造成越來越多的地區(qū)對地下水源熱泵進行限制。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上就是世界領先的。
    下面談談土壤源熱泵，
    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，因為它受條件限制很少。發(fā)展土壤源熱泵的難點主要集中在熱響應實驗和冷熱平衡問題。關于熱響應實驗，2009年在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》的修訂中對其進行了規(guī)定，要求應用面積5000平方米以上是必須要做熱響應實驗， 5000平方米以下可以用一些常規(guī)的估算方法計算，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)建筑和單體住宅項目為主，如用于商業(yè)建筑上必須做熱響應試驗，如是單體住宅一般不做。另外，還有是冷熱平衡的問題，由于有些地方的項目粗放設計，不做全年負荷計算，也不做全年釋熱量和吸熱量的平衡計算，造成很多項目在運行兩三年后就開始出現(xiàn)問題。
    關于地表水源熱泵，
    目前最關鍵的問題是在經(jīng)濟性上，即如何用最少的成本實現(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，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)定性就相對要好得多。
     此外，還有一個問題需要引起注意，這就是我們關注的焦點應該從熱泵機組的能效上轉移到系統(tǒng)性能系數(shù)上，強調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設計。而對于熱泵系統(tǒng)的評價，目前我國《可再生能源建筑應用評價標準》正在起草中，制訂這個標準的意義就在于：要正確地評價地源熱泵，                   首先要保證評價的方法是統(tǒng)一的，如果方法不統(tǒng)一，就不可能得到正確的結論；第二，確定評價指標，能效比的數(shù)據(jù)得出后，無論是2、3  還是4，到底哪個好，要有一個確定值，不但要有統(tǒng)一的指標體系，還要有確定的指標數(shù)值，只有通過正確的評價，才能讓行業(yè)內(nèi)外真正正確認識地源熱泵。
     目前，中國地源熱泵技術的應用已經(jīng)站在了一個新的起點上，要保證它健康科學的發(fā)展，需要通過各方的共同努力，我們必須對其正確認識、正確理解、正確使用。