“前”“后”兼顾 “上”“下”配合
——江苏省制冷学会副理事长、南京市建筑设计研究院有限责任公司暖通空调专业总工程师张建忠谈行业发展
中国地源热泵行业近些年来的发展状况如何？江苏作为一个经济发达的东部沿海大省，地源热泵又有怎样的发展前景和势头？日前，江苏省制冷学会副理事长、南京市建筑设计研究院有限责任公司暖通空调专业总工程师张建忠做客本刊，对于上述问题发表了看法。
中国地源热泵行业后来居上
早期世界地源热泵技术的应用主要集中在北美和欧洲，但这些年来中国的发展已超越了许多国家。据报道，2010年中国已跃居世界地源热泵应用的第二位，仅次于美国。从范围来看，目前国内各地均有地源热泵项目的分布，但主要集中在北京、天津、山东、河南、西安、江苏等地；从产业来看，目前国内的水源热泵生产企业主要集中在山东、江苏、北京以及广东等省份。根据江苏省可再生能源建筑中应用的中长期规划，从2009年起，未来五年，江苏省计划推广地源热泵技术应用建筑面积达6788.2 平方米；未来10年，江苏省计划推广地源热泵技术应用建筑面积将达到18352.8平方米左右。
近年我国地源热泵系统应用项目迅速增多，截止到2009年，应用浅层地热能进行供暖和制冷的地源热泵项目在我国已经超过2000个，我国地源热泵使用总面积已达1.39 亿平方米。北京市采用浅层地热能供暖面积已达1500多万平方米，沈阳达3400多万平方米，河北省达920多万平方米，天津、大连、西安等城市和山东、甘肃、江苏、内蒙古、吉林、江西等地区采用浅层地热能为城市建筑供暖的面积近年来迅速增加。按现在的速度，预计到2020年全国利用浅层地热能的供暖和制冷面积将达到2亿多平方米，到2030年可能达到4亿平方米，2050年可能达到10亿平方米。
从全球着眼，我国地源热泵行业在理论和实践方面存在着优势与不足：
我们的优势在于，我国幅员广阔，地表水、浅层地下水、土壤中可采集的低温能源十分丰富，利用潜力巨大。我国很多地区夏季有制冷需求，冬季有供热需要，大多地区地质条件适合地源热泵技术的应用，这些都有利于地源热泵技术的应用和发展。我国政府的高度重视与强有力的激励政策，使得我国在较短的时间内，无论是在地源热泵技术研究、应用方面都取得了令世人瞩目的成果，包括不少专利技术、产品、理论研究成果、工程技术规范、规程、不同类型的示范工程的涌现。
但是，地源热泵系统有各种不同类型，特别是“源”的情况千差万别，我们虽然发展快，但毕竟时间短，某些方面的研究深度还明显不够，在关键设备及材料方面还有差距，从业企业技术与管理水平很不平衡，行业管理还不够完善，一些项目不够实施求实，没有因地制宜，缺乏对资源条件作充分的勘察、分析与评估，导致一些项目没有达到预期节能效果。
江苏：以浅表地热利用为主 多种形式并存
江苏作为我国东部大省，经济发展迅速，其在地源热泵应用方面也有着自身的特点：江苏有较长的海岸线，地质条件适合土壤源热泵技术的应用，同时有较丰富的地表水资源（长江水体）与地下水资源。江苏城市化发展水平较高，城市污水处理设施集中，规模较大，便于污水资源的热利用。
在江苏省海水源热泵技术的应用局限于沿海城市（连云港等），城市污水低温热源的规模化利用局限于1-2公里距离内建筑。江苏地表水面广量大，夏季最高水温在28~31℃，冬季最低温度4-8℃，有相当的热利用价值，但许多水体冬季极端条件下温度较低，不能满足冬季全部热负荷需求，地表水资源的利用受到一定的制约，尽管如此，江苏省在地表水地源热泵技术推广应用及其规模在全国还是领先的。江苏地区有丰富地下水，但由于苏南地区地面沉降现象一度较为明显，地方政府较早颁布了限制地下水开采的地方法规。苏北及苏南长江附近地区，一些地方政府有条件允许地下水开采，但有关部门收取的水资源费比较高。江苏地区浅表地层含水率较高（15%左右），单位地埋管换热器换热量较大，浅表地层地热利用的环境风险低，因此江苏省土壤源热泵技术的开发利用项目最多，发展最快。
总的说来，江苏省地源热泵空调技术应用起步较晚，但发展很快。财政部和住房和城乡建设部首批可再生能源示范项目中没有江苏地区的项目，第二批有两个、第三、第四批江苏均有八个项目被列为国家再生能源示范项目，前后得到了国家约2.5亿元的专项财政资助经费。2008年起，江苏财政每年拿出1亿元人民币作为建筑节能专项资金，2008年获得省财政专项资金资助的可再生能源建筑应用项目达32项，2009年江苏各地申请省建筑节能专项资金资助的项目达387项，入围的有199项，其中大部分为可再生能源建筑应用项目，地源热泵应用项目占了大部分。
江苏省地源热泵技术应用具体形式包括土壤源（地埋管）地源热泵系统如南京朗诗·国际街区、南京锋尚国际公寓等项目；地下水地源热泵系统项目如盱眙新四州国际大酒店等；海水源热泵系统项目有连云港金蛤岛温泉度假村等；污水源热泵系统项目有南通新城住宅小区等；江水源热泵系统项目有南京鼓楼高科技产业园区区域供冷供热项目等；闭式湖水源热泵系统有南京工程学院逸夫图书信息中心等；开式湖水源热泵系统有南京工业大学新校区图书馆等；土壤源热泵复合冷却塔冷却的项目有宿迁海关大楼等；土壤源、闭式地表水换热系统结合的复合地源热泵系统项目有盐城工学院新校区图书馆等；土壤源与开式地表水源相结合的复合地源热泵系统项目有扬州“阳光美第”住宅小区等项目。各种形式地源热泵系统的应用，为江苏建筑节能与减排目标的实现做出了贡献，也积累了不少经验与教训。
总之，江苏省地热资源丰富，省内大部分地区属于夏热冬冷地区，苏北个别城市为寒冷地区，全省范围均有夏季供冷、冬季供热需求，地源热泵技术在江苏有很好的应用前景。推广应用地源热泵技术也是江苏省进一步推进建筑节能工作的主要技术路线。2011年起江苏省政府将建筑节能专项资金提高到每年2亿万，重点鼓励、支持可再生能源建筑应用示范区建设，未来五年地源热泵技术会在江苏得到更快、更好的发展。
因地制宜 实现“地上”与“地下”的配合
每个地方、每栋建筑都有负荷、气候与资源条件差异，地源热泵系统方案的选择一定要因地制宜，因项目而异，要体现技术可靠、节能显著、经济合理的原则。
地下水地源热泵系统一般来说换热效率最高，投资比地埋管系统少，但水质良好的地下水是珍贵的资源，地下水源热泵系统的地下水回路如果密封不严格，会导致外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化，产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。地下水回路材料防腐处理不严格，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。如果地下水质较差的话，地源热泵系统管道、设备还必须考虑防污措施。另外，大量采用地下水，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果，地下水大量不平衡开采会引起地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质问题。因此，地下水地源热泵系统的环境风险比其他系统更高。在地源热泵技术推广的初期，地下水地源热泵系统所占比例较大。但由于监管难度，地下水的回灌得不到可靠保证，许多地方对地下水的使用限制越来越严格，地下水地源热泵系统所占地源热泵系统项目总数的比例会越来越小。
地表水地源热泵系统只能适用于附件有合适地表水资源的建筑，有的地表水体温度波动大，特别是冬天某些时段没法直接取热供暖。但地表水地源热泵系统（长江等良好的地表水体）可以应用于区域性的空调与供热工程，单个项目规模可以很大。
地埋管地源热泵系统投资较高，施工复杂，施工过程中半成品、成品保护有一定难度，换热效率没有地下水系统高。但是地埋管系统是闭式系统，环境风险最低，适应性最广。
地源热泵系统涉及空调制冷和地质勘探等不同专业、行业，不同行业、专业合作，发挥各自专业特长解决各自的专业问题，互相协作解决交叉专业问题，是项目成功的关键。
有相当一部分暖通专业设计工程师，对地源热泵系统还缺乏全面的了解。要设计一个高质量的地源热泵系统，首先必须加强学习，包括对地源热泵系统原理的理解、对规范的学习与掌握，对水源热泵等设备的了解等。设计前，要对地热资源条件作充分的勘察评估，结合地域及项目特点，考虑热平衡的必要性及适当的措施。《江苏省地源热泵工程技术规程》对江苏地区地埋管地源热泵系统的热平衡要求做出了规定，提倡地埋管、地表水、冷却塔、太阳能等相结合的复合地源热泵系统。
做好前期勘探 关注后期运行——项目成功的关键
南京市建筑设计研究院是较早从事地源热泵系统设计的单位之一，先后完成了南京工程学院图书信息中心闭式地表水地源热泵空调系统、盐城工学院图书馆地埋管、闭式地表水复合地源热泵空调系统、扬州阳光美第住宅小区地埋管、开式地表水复合地源热泵空调系统、宿迁海关大楼、国检局大楼地埋管地源热泵空调系统、南京朗诗国际街区二期、无锡朗诗国际街区、杭州朗诗国际街区等超低能耗建筑（合作设计）、南京市白下区八宝东街地埋管地源热泵项目（毛细管顶棚辐射、热湿独立处理）、鼓楼软件园长江水源热泵区域空调等近30个地源热泵系统项目的设计工作，取得了良好的效果 ，积累了一定的经验。
多年来，张建忠总工参加了不少项目的设计、评审与调研，他认为，要做好一个地源热泵系统的设计，归纳起来包含几个方面的内容：一是做好前期地热条件勘察、测试与评估工作，避免盲目性；二是要技术方案可靠，一方面 “源”要可靠，另外一方面要兼顾环保、安全等因素，要有长远观点，要评估实际的多种可能，确保系统长期安全可靠；三是要做好负荷计算及热平衡计算，要有可靠的热平衡措施；四是要选好热泵等主要设备；五是要注重实际节能效果；六是要考虑经济合理性。为了行业的健康发展，还有很多工作要做，包括加强科研投入，包括对已建项目调查、评估、总结，包括对技术规范、规程的细化完善、包括加强行业管理、包括加强从业人员的专业培训等。相信，有各级政府的重视，有业内科学技术人员的共同努力，我国地源热泵行业一定会发展得更快、更好，我们行业一定可以为我国的节能减排作出更大的贡献。
张建忠，南京市建筑设计研究院有限责任公司暖通空调专业总工程师，南京市建筑设计研究院有限责任公司建筑环境与节能研究中心主任，中国制冷学会空调热泵专业委员会委员，江苏省制冷学会副理事长，空调热泵专业委员会主任委员。
先后主持完成三十多项工程的暖通空调专业设计任务，其中获建设部优秀工程设计二等奖二项、三等奖二项、江苏省优秀工程设计一等奖三项、二等奖三项、三等奖三项。“南京工程学院图书信息中心闭式地表水地源热泵空调系统” 等十多项可再生能源利用项目被列为住房和城乡建设部、江苏省科技厅、住房与城乡建设厅或南京市建筑节能科技示范项目与政府财政资助项目。主持完成“吹吸式通风特性研究”、“空气源热泵型冷热水机组应用及其空调系统特性研究”、 “地表水地源热泵空调系统地表水换热器特性研究”等住房和城乡建设部、江苏省住房和城乡建设厅、南京市住房和城乡建设委员会下达的科研项目，参加完成国家十一五科技支撑计划项目“长江中下游城市建筑节能降耗关键技术与装备研究”、“防排烟空气幕特性研究”、“中国东部双层窗节能研究”等科研课题。先后获省部级科技进步三等奖2项，市级科技进步三等奖2项，其他通过科技鉴定项目5项，多项成果达国内领先水平。
主编《江苏省地源热泵系统工程技术规程》；参编《住宅设计资料集》、《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》、《全国民用建筑工程设计技术措施--暖通空调.动力》、《江苏省民用建筑工程施工图设计文件（节能专篇）编制深度规定》。先后在《暖通空调》、《现代空调》、《地源热泵》、《江苏建筑》等刊物及“2007年国际制冷大会”等国际、国内学术会议发表论文20多篇。
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