我國利用水源、地源熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)的歷程

  淺層地熱能呈現好形勢.

 

  國務(wù)院參事室地熱調研組一共有 6 位國務(wù)院參事，在 2005 年、2006 年連續兩年進(jìn)行了關(guān)于合理開(kāi)發(fā)利用地熱資源(包括淺層地熱能)的調研，曾經(jīng)提出兩份國務(wù)院參事建議，呈送國務(wù)院領(lǐng)導同志，并先后與吳儀、曾培炎兩位副總理在中南海進(jìn)行座談。我們的調研成果，受到國務(wù)院領(lǐng)導同志的高度重視，國土資源部、中國地質(zhì)調查局等部門(mén)大力協(xié)助調研。另外，我們在建議中還特別提出，要加強地源熱泵新技術(shù)、新裝備的開(kāi)發(fā)研制和推廣應用，建議要出臺優(yōu)惠政策，鼓勵合理開(kāi)發(fā)利用地熱資源。

 

  一是在中央設立的可再生能源發(fā)展專(zhuān)項資金中，重點(diǎn)支持利用地熱能，特別是利用淺層地熱能進(jìn)行集中供暖和空調制冷工程。對地熱能用于住宅小區、學(xué)校、辦公等公共場(chǎng)所集中供熱取暖或空調制冷的，可按實(shí)際供暖或供冷面積給予一定的資金補助。

 

  二是對地熱供暖或供冷工程中，回灌的地熱水或地下水，其回灌部分的水量免收礦產(chǎn)資源補償費或水資源費，并應鼓勵按回灌量給予經(jīng)費資助，以利節約利用水資源。

 

  三是土耳其政府為了鼓勵開(kāi)發(fā)利用地熱資源，制定了一系列的措施，收到很好的效果。建議我國在制定開(kāi)發(fā)利用地熱資源政策時(shí)，可以學(xué)習和借鑒他們的成功經(jīng)驗，采取免收增值稅，開(kāi)發(fā)地熱資源的收入小于投資額的給予免稅、用于地熱開(kāi)發(fā)所耗用的電能，只收取半費和免收地熱開(kāi)發(fā)租賃的土地使用費等多項優(yōu)惠政策，以促進(jìn)我國開(kāi)發(fā)利用地熱資源事業(yè)的發(fā)展。我和吳學(xué)敏、沈夢(mèng)培參事，曾經(jīng)專(zhuān)門(mén)到土耳其考察過(guò)。這方面的建議我們呈報給曾培炎副總理和華建敏國務(wù)委員以后，國家發(fā)改委等有關(guān)部門(mén)正在研究我們這份建議。實(shí)際上北京市發(fā)改委早已經(jīng)出臺了有關(guān)政策。

 

  國務(wù)院參事、建設部建設環(huán)境工程技術(shù)中心主任 王秉忱第二屆中國地源熱泵技術(shù)城市級推廣應用高層論壇特別報道通過(guò)我們的調研，國內掀起了地熱能開(kāi)發(fā)利用的高潮，特別是淺層地熱能的開(kāi)發(fā)利用，我用如火如荼來(lái)形容也許過(guò)了一點(diǎn)。當然這不是我們幾個(gè)人的功勞，而是我們的調研內容切合我國開(kāi)發(fā)利用可再生能源，以緩解傳統能源緊缺形勢的大環(huán)境。在我們調研之后，2006 年 11 月 13 日～15 日，由國家機械工業(yè)局工程建設中心和中國城市經(jīng)濟學(xué)會(huì )聯(lián)合主辦的首屆中國地源熱泵技術(shù)城市級應用的高層論壇起到很好的帶頭作用。接著(zhù)在 2007 年的 1 月 29 日～30 日，由國土資源部組織召開(kāi)全國地熱（淺層地熱能）開(kāi)發(fā)利用現場(chǎng)經(jīng)驗交流會(huì )。2007 年 2 月 6 日由建設部科學(xué)技術(shù)委員會(huì )，沈陽(yáng)市人民政府和中國可再生能源學(xué)會(huì )主辦，在沈陽(yáng)召開(kāi)了首屆中國地源熱泵技術(shù)應用與發(fā)展論壇。2007 年 8 月 24 日～26 日召開(kāi)的地溫能與熱泵技術(shù)應用高層論壇，則是由中國資源綜合利用協(xié)會(huì )地溫資源綜合利用專(zhuān)業(yè)委員會(huì )組織召開(kāi)的。由此可見(jiàn)，在過(guò)去一年多的時(shí)間中，加上這次論壇已經(jīng)召開(kāi)了 5 次重要會(huì )議，這充分說(shuō)明了我國利用地源熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)淺層地熱能的大好形勢。

 

  下面我想談?wù)動(dòng)嘘P(guān)問(wèn)題：

 

  （一）國內外地源熱泵技術(shù)應用現狀。

 

  我先談國外地源熱泵技術(shù)應用的狀況，1954 年美國發(fā)明了地源水源熱泵空調系統，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀的發(fā)展，西方發(fā)達國家已經(jīng)獲得廣泛的應用，就連美國總統布什的德克薩斯鄉間別墅，英國女王伊麗莎白的白金漢宮也都采用了地源熱泵技術(shù)。進(jìn)入 90 年代以來(lái)，歐美國家共同對地源熱泵有關(guān)的環(huán)境問(wèn)題開(kāi)展了廣泛和深入的研究，2005 年在土耳其召開(kāi)的世界地熱大會(huì )上，對地源熱泵的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了總結，發(fā)現近 10 年時(shí)間里，熱泵技術(shù)在地熱能直接利用能量方面的比例，由 1995 年的 13%發(fā)展到 2005年的 33.2% ，有大約 30 個(gè)國家平均增長(cháng)速率超過(guò)10%。其中，開(kāi)發(fā)利用較好的國家，有美國、北歐、瑞士、德國，尤其是瑞典。目前全世界范圍內實(shí)際安裝的機組數量大約是 150 萬(wàn)個(gè)，其熱泵工程特點(diǎn)是系統運行和監測自動(dòng)化程度高，運行達到最優(yōu)化。過(guò)去近 10 年間，世界主要應用地源熱泵的國家，淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用年平均增長(cháng) 30%，目前地源熱泵應用日益廣泛，是最有前途的節能裝置和系統，尤其是復合型的制冷供熱系統，已經(jīng)成為國際空調行業(yè)前沿研究課題之一，也成為淺層地熱能利用的重要形式之一。

 

  我國熱泵系統作為商業(yè)化應用與世界發(fā)達國家相比是滯后的。20 世紀 80 年代初至 90 年代末，隨著(zhù)城市能源結構的變化，在我國暖通空調領(lǐng)域掀起一股“熱泵熱”，熱泵供暖制冷的應用，在一些大城市日益廣泛。例如上海高層建筑 25%采用空氣源熱泵熱水系統供暖、制冷，北京、天津、武漢、長(cháng)沙等地也大量使用。進(jìn)入 21 世紀以來(lái)，水源地源熱泵引起學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注，國家相繼出臺了支持可再生能源開(kāi)發(fā)利用的一系列方針政策，水源、地源熱泵行業(yè)有了較快發(fā)展。

 

  國家“十一五”規劃已經(jīng)正式把“十一五”期間單位 GDP 能耗降低 20%，作為約束性指標。據統計，暖通空調能耗占建筑能耗的 65%，以建筑能耗占總能耗的 35%計算，暖通空調能耗占全國總能耗的比例高達 22.75%。在這個(gè)方面地源熱泵技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，包括高效節能、綠色環(huán)保，利用可再生資源，代表了節能型暖通空調的發(fā)展趨勢，符合國家目前節能減排和環(huán)境保護的可持續發(fā)展政策，促進(jìn)行業(yè)迅猛發(fā)展。據初步統計，截止 2004 年底，以熱泵產(chǎn)品制造、工程設計或施工為主的企業(yè)已經(jīng)達到 83 家。到2006 年底，類(lèi)似的企業(yè)已經(jīng)達到 300 余家。全國范圍內，除港、澳、臺地區外，31 個(gè)?。ㄖ陛犑校?、自治區均有熱泵項目，其總工程數量約達 4500 個(gè)，今年年底可達到 4800～5000 個(gè)。比較多的地區是北京、河北、河南、山東、遼寧和天津，上海和廣東其次，從地域分布上看，在我國華北和東北南部地區工程數量較多，占總工程數量的 78%。

 

  應該特別強調指出的是沈陽(yáng)市在市委書(shū)記陳政高同志和邢凱副市長(cháng)的大力推動(dòng)下，計劃在全沈陽(yáng)市范圍內大力推廣采用地源熱泵技術(shù)，開(kāi)發(fā)淺層Ground Source Heat Pumps第二屆中國地源熱泵技術(shù)城市級推廣應用高層論壇特別報道地源熱泵專(zhuān)欄9地熱能資源。沈陽(yáng)市已有地源熱泵供熱制冷面積312 萬(wàn) m2，計劃在沈陽(yáng)市 12980km2市區范圍內推進(jìn)，到 2010 年年底要實(shí)現 6500 萬(wàn) m2，占全市供熱面積的 32.5%。沈陽(yáng)市在淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用方面，起了很好的帶頭作用，堪稱(chēng)全國之冠。從已竣工的工程統計分析，辦公樓 40% ，賓館飯店 19% ，住宅12% ，廠(chǎng)房 9% 、別墅度假村 7% 、商場(chǎng) 6% 、學(xué)校5%、醫院 3%，可見(jiàn)熱泵工程涉及的面較廣。從供熱制冷面積看，在 5 萬(wàn) m2以上的項目約占 14%，15 萬(wàn)m2以上的是 48%，1 萬(wàn) m2以下的是 39%，目前工程以中小型項目為主，但是近一到兩年大中型工程增加較快，表現在房地產(chǎn)業(yè)運用熱泵技術(shù)的項目比較多。據統計，在水源熱泵、地源熱泵、空氣源熱泵三種不同系統工程中，采用水源熱泵系統的占多數，約占58% ，地源熱泵系統占 37% ，空氣源熱泵系統只占5% 。在北方地區工程類(lèi)型,水源熱泵占多數，約占41% ，地源熱泵 32% ，其中包括地下地表水 + 冰或冷卻塔、太陽(yáng)能利用等多種復合型系統。地表水源系統（污水、中水、海水）占 27%。在南方地區，空氣源熱泵約占 41% ，水源熱泵約占 36% ，地源熱泵約占23%，南方、北方差別很大。

 

  從竣工的工程數量看出，近年來(lái)，熱泵工程應用逐年增加，而且有呈倍數增加的趨勢。以北京地區為例，在 21 世紀初期只有兩個(gè)項目完工，到 2006 年約有 120 個(gè)工程交付使用，可見(jiàn)熱泵技術(shù)發(fā)展非常迅速。目前，企業(yè)的投資規模從 100 萬(wàn)元到數億元不等，其中注冊在 1 億元以上的占 25%，0.5—1 億元的占 13%，3000 萬(wàn)元的占 25%，3000 萬(wàn)元以下的占37%，其中，5000 萬(wàn)元以下的企業(yè)占到 60%以上。顯然還是以中小企業(yè)居多，說(shuō)明地源熱泵行業(yè)目前還是處于起步階段。我國地源熱泵系統生產(chǎn)企業(yè)主要集中在北京、廣東和山東三個(gè)省市，這三個(gè)省市地源熱泵系統生產(chǎn)的數量約占全國地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)總數的 70%左右，其余的 30%企業(yè)來(lái)自上海、江西、遼寧、內蒙古、四川、天津、浙江等地。

 

  （二）熱泵技術(shù)應用存在的問(wèn)題。

 

  1）政策與法規。政府支持政策和財政補貼稍顯薄弱，目前雖然出臺了《可再生能源法》、《節約能源法》、《中華人民共和國水法》和《可再生能源發(fā)展的專(zhuān)項資金管理辦法》以及地方性政策，如北京市發(fā)改委等九部門(mén)聯(lián)合發(fā)布，在 2006 年 7 月 1 日起執行的《關(guān)于發(fā)展熱泵系統的指導意見(jiàn)》和近期的補充說(shuō)明等等，政府對推動(dòng)熱泵技術(shù)比前幾年有了很大的改善。但是仍存在多頭管理、缺乏監督機制等問(wèn)題，影響熱泵技術(shù)的推廣應用。已經(jīng)出臺的《地源熱泵系統工程技術(shù)規范》是第一部有關(guān)熱泵技術(shù)方面的規范，起到了很大的推廣指導作用。這個(gè)規范由建設部和國家質(zhì)檢總局在 2005 年 11 月聯(lián)合發(fā)布，由 2006 年1 月 1 日開(kāi)始實(shí)施。中國地質(zhì)調查局則在 2006 年 5月提出了《淺層地溫能勘查開(kāi)發(fā)技術(shù)規程》（征求意見(jiàn)稿），不久也將公布實(shí)施，這樣就可以從資源評價(jià)和熱泵技術(shù)兩個(gè)方面加以規范。

 

  2）熱泵產(chǎn)品。目前地源熱泵系統產(chǎn)品型號和規格相對較少，并且主要是以國外的原配件組裝的產(chǎn)品，國內還有國外的熱泵公司在我國投資建廠(chǎng)（以合資為主），主要有美國的美意空調公司、特靈空調公司、芬尼克茲集團、法國的西亞特公司以及加拿大的楓葉能源集團等。國內生產(chǎn)水源熱泵的較大企業(yè)是山東省富爾達空調設備有限公司，其次還有北京恒有源，清華同方等公司，但具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品較少。

 

  3）技術(shù)應用。（1）地源熱泵技術(shù)是暖通空調技術(shù)與水文地質(zhì)條件相結合的綜合技術(shù)，兩者缺一不可。

 

  尤其是一些大型工程，還需要系統控制技術(shù)。這就要求工程組織者和施工技術(shù)人員能夠合理協(xié)調，做好充分的技術(shù)經(jīng)濟分析。有些從業(yè)人員不了解該地區地下水情況，在運行過(guò)程中卻發(fā)現回灌成了大問(wèn)題，造成工程失敗，這個(gè)問(wèn)題很大，而且具有一定的普遍性。

 

  （2）在一些工程中，設計地源熱泵系統時(shí)，忽視了冷熱能平衡問(wèn)題，就是夏季向熱源累計放熱量應該等于冬季向地源累計吸收的熱量，以保持該地區第二屆中國地源熱泵技術(shù)城市級推廣應用高層論壇特別報道地下恒溫帶的全年溫度變化的平衡。

 

  （3）缺乏必要的地下監測工作，目前國內已建的大部分熱泵工程，都沒(méi)有建立地下水和巖土監測系統。熱泵工程在運行中對地質(zhì)環(huán)境的影響一無(wú)所知，當前地下水的回灌技術(shù)不完善，亟待加快研究解決。

 

  （4）缺乏對巖土熱物性特征的了解。目前大部分熱泵工程都沒(méi)有開(kāi)展巖土熱物性參數的測試工作，而是運用經(jīng)驗數值或者是用其他地區的巖土熱物性參數代替，巖土熱物性特征隨地點(diǎn)不同而有所區別，一個(gè)地區的測試結果可能完全不適于其他地區，必須進(jìn)行相應的修正甚至是重新測試。

 

  （5）在熱泵工程設計中，需要密切結合水文地質(zhì)條件并開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境和地熱能資源評價(jià)。由于熱泵系統的特殊性，對傳統的水文地質(zhì)勘察與評價(jià)提出了特殊的要求。因此，探討開(kāi)展適應熱泵系統的地質(zhì)環(huán)境綜合評價(jià)方法，是當前兩大專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員重要課題之一。以北京為例，北京市已建的熱泵系統存在不少問(wèn)題，需要在技術(shù)應用上加以提高，有的熱泵系統向地面排水，不能把水回灌地下。有的熱泵系統能效比低，有的使用年限短等等，這些問(wèn)題說(shuō)明北京市熱泵系統還在試用階段，應加強有針對性的研究工作。

 

  （6）熱泵工程的經(jīng)濟合理性。并不是所有的熱泵系統都是經(jīng)濟合理的，由于鉆井費用可能占到整個(gè)系統初投資的 50%以上，而影響熱泵技術(shù)的推廣應用。目前熱泵系統安裝費用較高，與電制冷、天然氣加熱系統相比，熱泵系統顯然是高的，它的回收期為 5 年—8 年，這個(gè)問(wèn)題在集成商的設計中常被忽略，導致一些熱泵工程節電不節能或節電不經(jīng)濟。

 

  （7）缺少必要的宣傳和推廣活動(dòng)，目前，雖然國家出臺了部分政策和法規，支持熱泵系統技術(shù)的推廣應用。但由于對節約能源和保護環(huán)境的宣傳教育不夠，沒(méi)有形成強大的公眾輿論和社會(huì )環(huán)境，使得社會(huì )各方面對使用節能技術(shù)和設備缺乏積極性。社會(huì )上對它的認知不足，尤其是業(yè)主單位主要決策人對節約能源的認識不足，直接影響此項新型能源技術(shù)的廣泛使用。

 

  現在對應用熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)利用淺層地熱能進(jìn)行大力宣傳的刊物有三個(gè)：其一是《工程建設與設計》雜志，其二是《地熱能》雜志，其三是《建筑科技》

 

  雜志，希望他們繼續努力。

 

  （8）技術(shù)隊伍良莠不齊，在從事水源、地源熱泵工程的生產(chǎn)、設計安裝和施工隊伍里面，有些技術(shù)人員對這項技術(shù)仍然處于不十分清楚的狀態(tài)，水源、地源熱泵技術(shù)性較強，現在已經(jīng)出現一些非正規的熱泵技術(shù)公司承攬熱泵工程，這樣的企業(yè)做出的工程很難保證工程質(zhì)量。目前熱泵工程的運行管理也存在較多問(wèn)題，水源、地源熱泵系統和傳統中央空調系統以及其他形式的供暖系統有比較大的區別，特別是地下水系統有很?chē)栏竦牟僮髁鞒?。但是現在少數工程是由系統集成商來(lái)運行，大多數是交給工程單位管理，這些管理人員對水源、地源熱泵技術(shù)了解甚少，不同程度地影響運行效果。

 

  （9）市場(chǎng)混亂，亟待規范。目前水源、地源熱泵市場(chǎng)競爭激烈，各公司應該通過(guò)自己的技術(shù)特長(cháng)和豐富經(jīng)驗，來(lái)打造自己的品牌。對個(gè)別企業(yè)的違規操作和虛假宣傳必須加以制止。

 

  我國水源、地源熱泵技術(shù)的應用在近幾年來(lái)得到進(jìn)一步的拓展，雖然在推廣應用的過(guò)程當中還存在一些問(wèn)題，但在今后從政府到企業(yè)、科研、設計、施工等部門(mén)共同努力，會(huì )不斷完善各項政策法規、規程、規范、攻克技術(shù)難關(guān)。我相信水源、地源熱泵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必將為人們創(chuàng )造舒適生活環(huán)境、節約能源、保護環(huán)境和建設生態(tài)文明做出貢獻。黨的“十七大”

 

  第一次提出建設生態(tài)文明，這是給我們水源、地源熱泵事業(yè)一個(gè)莊嚴、神圣的任務(wù)，我們一定要在這方面更加努力工作，發(fā)揮更大的作用。