乌鲁木齐地源热泵应用经济技术分析

    一、什么是地源热泵

    地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等所含热能）的既可供热、又可制冷的高效、节能、无排放的空调系统。地源热泵通过输入电能，使地热资源的低温位热能向高温位转移，达到供暖的效能；或在夏季降低室温，把室内的热量转移到地能中去。由于利用了地热资源，通常消耗1kW的电能，可以得到3.5－5kW以上的热量或冷量，所以是优良的节能型空调系统。比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量，运行费用为普通中央空调的50～60％ 。地源热泵最大的特点是环境效益显著。没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，可以建造在居民区内，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。一机多用，应用范围广。可供暖、空调，还可供生活热水，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于各类建筑物。此外，机组使用寿命长，在15年以上；机组紧凑、节省空间；维护费用低；自动控制程度高，可无人值守。还可集中与分散按需要设计，分户控制。

    二、乌鲁木齐地区采用地源热泵的必要性和可行    

    乌鲁木齐地区2006年底供暖面积为9000余万平米，其中已集中供暖5000万平米，电锅炉和燃气锅炉采暖约1000万平米，尚有分散小锅炉采暖约3000万平米。乌鲁木齐冬季严重的烟尘污染，主要来自小锅炉的排放。如果能取代这些小锅炉的排放，基本可以实现冬夏同样的蓝天白云、澄明天气，同时可以有效地节能减排，造福于全市人民并为子孙后代留下大量可贵的煤炭资源。   

    随着经济的快速发展，乌鲁木齐市区的范围正在迅速扩展，这些待扩展区域的建筑物一般都远离集中供热的设施，势必要兴建更多的小锅炉，增大市区排放量。凡事预则立，不预则废。如果不早为预计，及时改用地源热泵，则乌鲁木齐环境治理的速度很难赶上城市扩展带来的压力，污染面将比现在还要增加，节能减排将成为一句空话。
   
    据权威资料，乌鲁木齐使用地源热泵有着良好的自然条件,对于钻井式地源热泵，它要求良好的地下水。乌鲁木齐是缺水城市，地下水也很有限，要大量开采地下水是不适当的。但是，地源热泵只是利用地下水的温度，而不消耗地下水。这一点应在地下水使用政策上给予正确处理。据勘测资料，乌鲁木齐除有些砂土层含有丰富的地下水外，在岩层中还有五个地下水丰富的区域：   

    1、雅玛里克山富水地段。钻孔揭露地下水埋深46-86米，含水层厚50-80米，渗透性良好，水质中性极硬微咸，钻井较费工，目前基本未开采。   

    2、红山－水磨沟富水地段。地下水埋深11-72米，水层厚40-60多米，并有泉水出露，矿化度较高。专家们主张，合理开采这里的地下水后，可能激发部分天然资源，有利于乌鲁木齐供水。   

    3、乌鲁木齐向斜南翼富水地带。指乌拉泊和红雁池一带，这一带有的地方泉水较多，水量丰富。已有一定量开采，为补充下游用水，消耗性用水应控制，但地源热泵用水仍应放宽。
 
    4、七道湾储水构造。从七道湾到铁厂沟，长14公里，宽1-2公里，被专家们誉为“天然的地下水库”。部分已开采利用。   

    5、西山水源地。指乌库公路以西，含西山农场一带，含水层厚度约75米，可采资源年3062万立米。    

    对于埋管式地源热泵，它要求良好的钻井地质条件。如果地下岩石层过厚过硬，打井的费用必然很高。乌鲁木齐地处天山山坡的土层只有十多米，但从八钢至石化，在下游平原有着很厚的土层和砂土层，一般在100-1000米之间。这对地源热泵在无地下水地区的80米钻井要求是极为有利的。以上水土条件的位置大体相当于乌鲁木齐正在扩大的市区，说明本市改造小锅炉和新区使用地源热泵是完全可行的。

    三、乌鲁木齐地区采用地源热泵的适用形式   

    地源热泵技术有三种形式：钻井式、埋管式和地表式。经调研，乌鲁木齐地区对这三种形式都可按照当地条件进行选择。   

    钻井式：适合地下水充足、水质好的地段。由于地源热泵对地下水只利用，不消耗，不污染，乌鲁木齐的许多地下水完全可以满足这种需求。但必须征得水务部门的同意和监督（供生活热水仍用自来水）。在乌拉泊以西、河滩两岸、水磨河流域、米东地区、西山地区、安宁渠一带，均有丰富的地下水可资利用。一般打一口抽水井，一至三、四口回灌井。费用较埋管式节省。水磨沟某单位地处山上，供暖面积4000平米，只打一口抽水井（深180米）和一口回灌井（深140米），全部费用（利用室内现成的暖气管道）60-70万元（含机器和打井费），每平米平均150－200元。阿克苏地区由于打井造价低，费用每平米仅60-70元（不包括打井费），如加上打井费，也不会超过80-100元。这里的关键是井位的地质情况，钻井费用依砂质和石质不同，每钻一米100-1000余元不等，差别很大。各家机器的质量相差也很大，也需注意审核。   

    埋管式：适合于无地下水而地表土层厚、打井费相对低的地区。所谓埋管就是打很多钻孔（按供暖面积1万平米需100－160个孔，直径15-18公分，20-80米深），井内埋入U形管，从地上注水，再抽出来。全部初装费用据有关企业报价每平米220-300元。这种方式适合于需要冬季供暖、夏季制冷的商场、宾馆、酒店以及别墅等高档房舍，只要安装一套地源热泵，虽然成本大，却省了安装锅炉和中央空调的两套费用，最后算下来基本相当或更少，而以后的运行费用却要节省很多（集中供暖现行价是每平米22元，而据一些单位的经验，地源热泵供暖按居民用电费标准，运行费大约每平米是12元；夏季空调费也较普通中央空调节省40%）。   

    地表式：主要是利用地面上的废水余温（10ºC以上即可），如各种工业用水、已处理的污水。把这些水中的余温进一步使用以后，再把它们排放，是又一种更节能的形式

    四、乌鲁木齐地区地源热泵应用类型举例分析    

    由于埋管式费用较高，先以埋管式为例：
    
    甲、商住大楼,某商住大楼，11层（地下2层），建筑面积24282 m²,外有保温层，要求供暖、制冷两用。需安装地源热泵机组3台，备用电锅炉1台（机器的价格大约每平米60-120元，下同）；需垂直埋设地下管236眼，管间距离5.6×5.8米，占地766 m²（可利用地下室或楼周围空地，不影响绿化和道路）；费用：每m²220-300元，含全部供暖和制冷空调，全价535万－730万元；如用锅炉和安装中央空调，按中国建筑科学研究院空调研究所的估算每平米300-400元，总造价约为730-970万元，节约200余万元。   

    乙、商住宾馆办公大楼,某商住宾馆办公大楼，19层，建筑面积21892 m²，外有保温层，要求供暖、制冷和热水三用；需安装地源热泵机组4台，备用电锅炉1台；需垂直埋设地下管336眼，占地10900m²；费用：每m²220-300元，含全部供暖和制冷空调，不包括热水终端设备，全价482万－657万元；如用锅炉和安装中央空调，造价约为657-876万元，节省157-229万元。   

    丙、别墅户式空调建筑面积260 m²，要求供暖、制冷、热水三用。需安装小型户式热泵2台，电加热器1台；需埋设地下管（深80米）5眼；采取地板采暖或热风采暖均可；室内空调末端为超薄式卧式暗装风机盘管；总造价约在50000元以内。   

    以上主要讨论埋管式，如果地下水和地质条件好，改用钻井式，把钻井费用降低，则是更合算的。上述第二例中，仅埋管钻孔费即需300万元，如改成打5口抽水和回灌井，每井10万元，只需50万元。总造价就降为232万－407万元。    

    投资回收仍以第二例计算：地源热泵供暖期每平米费用12元，以当前集中供暖每平米22元计收，可回收投资21万元；夏季空调按2个月计，每平米5元，可回收10万元；热水费用粗估回收5万元，共可回收36万元，总造价如为232万－407万元，全部回收期6.5－11.5年。

    五、几点结论和建议    

    1、地源热泵技术已经成熟。它在国际上已有90多年历史，我国研究也已50多年。目前国内已有近百家企业从事生产和安装。全国有十多个省府以上城市在运行，建设部于2005年出台了《地源热泵技术系统工程规范》，沈阳市2006年在全市推行。我区阿克苏市和库尔勒市也都开始推行。   

    2、乌鲁木齐冬季污染特别严重，实行这项技术既必要，又可行，是利国利民、功在当代、利在千秋的好事，是为广大市民谋福利的实事，又完全符合当前的国策，人心所向，大势所趋，应下决心在试点后稳步推开。   

    3、整治环境是全民的事情。冬季严重的烟尘污染是全民的大害，因此推行这项技术就是关系千家万户和每个市民的切身利益，是环境整治中的重大行动，绝不能看成单纯的技术性工作和只是市场行为。要充分依靠群众，发动群众。形成“人民的事情人民干，人民的事情靠人民”的格局。要宣传“乌鲁木齐是我家，整治环境靠大家”。我们坚信，只要大家齐心干，烟尘污染能消散，蓝天白云早实现。    

    4、政府应发挥主导作用。虽然是一项好技术，推行起来又有许多困难，有许多政策问题需要解决。例如，开展更充分的调查研究，纳入城市建设整体规划；在地下水使用和电费等方面给予优惠；落实有关环境整治的补助和奖励；加强管理等。在人们认识到这项技术以后，许多企业就会蜂拥而来，其中不乏滥竽充数者，产品质量不合格，售后服务不到位，都可能出现。为此，要有必要的对策。好心不等于能办好事，要真正为民办成好事，还需要认真谋划，精细操作。

    5、多管齐动和加强宣传。进行这项工作单靠政府的力量不行，单靠企业的力量也不行，必须政府、企业、社团、媒体一齐行动，互相配合。特别是现在乌鲁木齐尚不为人所认识，甚至许多专业领域的人士也知之不多的情况下，关键是加强宣传，使人们了解、认识这项技术，转变观念便是首要任务。

                                                                       （责编：伊娜）