地大熱能：發(fā)展熱泵技術(shù)，實(shí)現節能環(huán)保

“雙碳”目標是我國能源發(fā)展的巨大機遇與挑戰。實(shí)現碳中和就必須推進(jìn)能源轉型，推動(dòng)能源系統從以化石能源為基礎的碳基能源轉為以可再生能源為基礎的零碳能源，熱泵作為一種由電力驅動(dòng)的可再生能源設備，獲取環(huán)境介質(zhì)、余熱中的低品位能量，提供可被利用的高品位熱能，熱泵每消耗1份能量，可以獲得3倍甚至更多的熱量，很大程度上提高了能源的利用效率，是一種高效節能的清潔能源產(chǎn)品。另外，采用熱泵技術(shù)進(jìn)行熱回收，以及采用不同的技術(shù)對余熱熱源進(jìn)行充分利用，可為國家有效節約大量能源資源。熱泵不僅能夠同時(shí)兼顧夏季制冷和冬季供暖以及熱水制取，還可以在工農業(yè)生產(chǎn)、國防建設等國民經(jīng)濟的諸多領(lǐng)域發(fā)揮作用，應用潛力巨大。

熱泵機組的應用

熱泵機組是以水/土壤/空氣/工業(yè)余熱/污水為熱源進(jìn)行熱泵型制熱的空調裝置，熱源可以是江河湖水等地表水以及地下水和土壤等。熱泵作為一種節能環(huán)保的解決方案，一定能夠發(fā)揮應有的積極作用，為國家的環(huán)境保護和民生保障做出更多的貢獻。

工業(yè)生產(chǎn)方面，大量的輕工業(yè)生產(chǎn)，包括紡織業(yè)、食品、皮革等利用熱泵機組替代工業(yè)生產(chǎn)中的燃煤鍋爐，可有效實(shí)現低碳生產(chǎn)。

工業(yè)領(lǐng)域中的干燥環(huán)節，熱泵也可以在其中制備所要求的熱量。如農副產(chǎn)品干燥、彩色印刷品的油墨快速干燥等。使用熱泵作為熱源，提高了工藝控制精度、環(huán)境的潔凈度和產(chǎn)品質(zhì)量，且其運行費用接近燃煤鍋爐，綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于燃煤。

還有一些肉類(lèi)加工廠(chǎng)，可以回收冷庫制冷余熱，再通過(guò)熱泵提升溫度，制備生產(chǎn)用熱水和蒸汽；食品加工廠(chǎng)可以提取產(chǎn)品冷卻過(guò)程中的排熱，利用熱泵升溫，制備生產(chǎn)用蒸汽；還有印染業(yè)、紡織業(yè)、制革業(yè)、造紙業(yè)、制藥業(yè)等都有可能利用熱泵從排出的熱濕空氣或熱水中提取熱量，制備生產(chǎn)較高溫的熱量。

建筑用能方面的應用，北方城鎮建筑冬季供暖的熱量需求每年大約在50億吉焦左右，目前主要由燃煤燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)和燃煤鍋爐（占比約80%）提供，還有各類(lèi)燃氣鍋爐及電動(dòng)熱泵（占比約5%）。隨著(zhù)城鎮化的發(fā)展，供熱負荷飛速提升，電動(dòng)熱泵的應用還有很大的增長(cháng)空間。

同時(shí)，熱泵還可以為集中供熱無(wú)法抵達的地區提供供暖熱源，尤其是長(cháng)江以南，一年需要供熱的時(shí)間只有兩三個(gè)月，不適合建立龐大的集中供熱管網(wǎng)，熱泵就是解決冬天供熱的最好方式之一。尤其是建筑保溫性能不斷改善，需要的熱量越來(lái)越少，集中供熱可能并不經(jīng)濟，電動(dòng)熱泵分布式供暖便能發(fā)揮其優(yōu)越性。在農村分散的低密度建筑中，用地源熱泵，以“部分時(shí)間、部分空間”的方式來(lái)供暖最合適。

生活熱水制備。生活熱水一般在50攝氏度左右，這是電動(dòng)熱泵的適用范圍。當COP值（通過(guò)熱泵一度電能提升多少度熱量）等于3時(shí)，電價(jià)為0.90元/千瓦時(shí)，其能源費用低于燃氣3元/標立方米的燃氣熱水器。

水（地）源熱泵具有能效高、運行穩定的特點(diǎn)。對于地下水、地表水和土壤等不同熱源的機組，具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

1） 地表水源熱泵

地表水源熱泵一般僅適合靠近水源的需求場(chǎng)合，地表水源熱泵根據水源的不同，可以分為海水源、江湖水源等。就海水源熱泵來(lái)說(shuō)，海水的腐蝕性比較強，換熱器需要采用特殊的材料，并且海水源距離使用場(chǎng)合一般都比較遠，需要解決長(cháng)距離輸送的問(wèn)題。針對江湖水源熱泵，根據《中華人民共和國水法》和各地方的《城市用水管理條理》，均要求調用水審批，用水收費，有些地方將水源的抽取和排放兩次收費，導致水費偏高，使得水源熱泵的運行節能費用不足增加的水費。水源熱泵的推廣需要政府從可持續發(fā)展的角度，綜合能源、環(huán)保和資源各個(gè)方面的考慮，調整地表水源熱泵水源使用的政策，需重新確定水源如何管理和收費；同時(shí)江湖水源熱泵應用還涉及規劃、市政、航道、海事等多個(gè)部門(mén)，涉及眾多的審批環(huán)節，需要建立相應的協(xié)調聯(lián)動(dòng)機制，才能促使其進(jìn)一步發(fā)展。

2） 地下水源熱泵

對于地下水式的水源熱泵，需要大量集中開(kāi)采地下水，一般地下水埋藏深度大、取水成本高，同時(shí)地下水在利用過(guò)程中還需要防止遭到污染以及地下水水位下降造成地面沉降。回灌技術(shù)同時(shí)也具有如下缺點(diǎn)和問(wèn)題：回灌跟地質(zhì)條件密切相關(guān)，建造合適的回灌井有難度、費用高；回灌壓力高；地下水污染和回灌流體泄漏到地表面；生產(chǎn)井化學(xué)性質(zhì)的改變等。目前，地下水使用受到國家的嚴格管制，例如北京市先后出臺了《北京市實(shí)施<中華人民共和國水法>辦法》、《北京市水污染防治條例》等政策，嚴格限制地下水的開(kāi)采和使用。

3） 污水源熱泵

近年來(lái)，污水源熱泵的發(fā)展在國內也有了長(cháng)足的進(jìn)步。污水源的水溫適合熱泵，但是污水成分復雜，需要解決換熱器臟堵的問(wèn)題，并且系統容易滋生細菌，需要長(cháng)期的監測，污水源熱泵機房也需滿(mǎn)足衛生防疫要求。

4） 土壤源熱泵

對于地埋管式土壤源熱泵，在北方地區以供熱為主，存在土壤源熱泵長(cháng)期熱不平衡問(wèn)題，冬季的取熱量大于排熱量，這樣會(huì )導致土壤溫度的長(cháng)期持續下降，造成系統性能的衰減甚至無(wú)法運行。目前對于熱不平衡所采取的措施主要就是通過(guò)減少取熱或者輔助設備進(jìn)行補熱，例如鍋爐補熱、太陽(yáng)能補熱及空氣源熱泵補熱方式。另外，地埋管方式需要占用大量的空間，在制定系統方案之前需要對項目進(jìn)行地質(zhì)勘察，以確保有足夠的空間進(jìn)行地埋管的鋪設，同時(shí)也應考慮土壤源熱泵的初投資成本較高的問(wèn)題。

未來(lái)發(fā)展展望

熱泵作為制冷空調行業(yè)一個(gè)新興的產(chǎn)品類(lèi)別，通過(guò)最近幾年的國家和地方政府的大力支持和激勵，在替代傳統燃煤供暖等場(chǎng)合的應用越來(lái)越多。根據目前熱泵應用的經(jīng)驗來(lái)看，根據用戶(hù)的供暖、供熱水和制冷空調的各種需求，結合建筑特征、氣候環(huán)境變化以及熱泵的節能環(huán)保優(yōu)勢，配合系統、末端進(jìn)行綜合改造治理，提供合適的綜合技術(shù)解決方案具有極大的節能價(jià)值和潛力。而未來(lái)清潔供熱之路，更需要統籌進(jìn)行規劃管理，因地制宜地選擇可再生能源作為熱泵的熱源，重視和推廣各種能源的綜合利用，把空氣源、污水源、海水源、江湖水源、余熱和廢熱、太陽(yáng)能等適當的組合利用，克服熱源單一的缺點(diǎn)，從而充分提高供熱供冷的綜合集成效率，取得最佳的節能效益。