天津地源热泵专业委员会副主任何耀东

   
图为天津地源热泵专业委员会副主任何耀东在大会上发言

何耀东：大家上午好！我今天讲的题目是《地源热泵十二年大发展的轨迹与促进更大发展的技术措施》。我这是做了全国的调研，从2001年开始到去年（2012年）有十二年的时间，我们全国的地源热泵是如何大发展的趋势，这是一个过程和今后怎么样的大发展。在讲到中间的时候，我会把天津的内容多讲一些。

    有四个问题，第一是地源热泵的十二年大发展，第二是为什么地源热泵这么大发展，是什么原因，第三是地源热泵大发展走过的路程和轨迹，第四是促进地源热泵更大发展的技术措施。

    一、地源热泵的十二年大发展。

    地源热泵发展的分期方法很多，总体上如果说分的话，可以分为三个阶段。

    首先是起步期，昨天汪院士和马教授都讲到了，热泵这个观念和技术最早提出是在天津大学上个世纪五十年代的吕灿仁教授，他现在已经90岁高龄，诞出了很多研究生，曾经在国内风靡一时的伪科学的创造人也是教授带出来的高材生，但是他走歪了，造成国内一时乌烟瘴气，当然最后他的伪科学还是破产了，最后也判了十年徒刑。

    地源热泵是从上世纪七十年代就已经开始着手了一些项目的研究和发展设备，但是进展比较慢，因为文化大革命之后，开始了国内的经济复苏，这期间是最初的一个起步。大发展推广时期大概是在上世纪七十年代到上世纪九十年代，这二十年期间，我们逐渐推广了地源热泵。大发展的兴旺时期是从上世纪九十年代以后，具体来说就是本世纪2001年开始到现在这十二三年时间，这是真正兴旺发达的时期。

    地源热泵的十二年大发展里，总体来看发展的非常快，现在不仅是一个中小项目，而且大项目也都在采用地源热泵，政府采购招投标项目非常多。大项目比如说前期最大的是人民日报社的项目，中标金额达到2700多万元。我们昨天讲的近期建成天津文化中心地上建筑将近78.5万平米，加上地下的轨道交通等等建筑100万平米，主要是用的地源热泵。这个工程总费用原来大概估算是三千多万元，实际上一个数字统计是4230万元。所以说我们这个大项目现在是非常非常的多，这些项目主要是集中在北京、天津、山东、浙江等地区，当然不限于这些地区，上几百万大项目的地源热泵项目还有潍坊的项目中标880万元。

    到目前为止，根据国土资源部的统计数据，全国31个省市自治区现在应用地源热泵的总面积超过了2亿平方米。当然我们说，这不仅是用于冷热源，应用浅层地温能建筑项目2236个，建筑面积超过1.3亿平方米，数字非常惊人。大约80%的项目主要集中在华北地区，因为华北地区利用地源热泵特别是地埋管是最适合的地区，因为夏季排热和冬季取暖大体上可以做到动态平衡。

    目前北京有2000万平方米的建筑利用浅层地温能供暖制冷，沈阳已经超过4300万平方米，因为沈阳当初是政府项目，天津也达到1000万平方米。据规划，到2015年，天津要超过2000万平方米的地源热泵应用项目。

    二、地源热泵大发展的原因，地源热泵是绿色建筑中节能环保、可再生能源利用中的主要要素。

    一是地源热泵是促进节能产业发展的最好方式之一。中央空调冷热源的方式，地源热泵目前是最好的方式之一。

    我们举了两个例子。（PPT）这是一个地埋管，这是地下水。这两种发展的最快，当然地表水的地源热泵也是很多，有江河湖海可以利用的也发展得很快。比如天津现在发展海水源热泵，用在邮轮母港项目上，此外古文化街也用海河水作为热泵，湖水源热泵应用在天津的奥运项目水滴。还有天津公馆用污水源热泵也很好。但是地面水的地源热泵要有一些特殊的条件，要符合利用条件才可以，但是地埋管地源热泵和地下水源热泵这两种地源热泵应用的地域更广一些。

    国家鼓励可再生能源和新能源的高新技术产业。

    （PPT）这是两个图，比如夏天很热，地源热泵可以制冷，冬天树叶都枯了，白雪皑皑，很冷的地方，可以用地源热泵供暖。

    二是地源热泵是构成绿色建筑的重要组成部分，节能项目也显著表现在节能运行费用上。昨天天津国土资源局的地热处处长讲到，我们夏天的每平方米地源热泵的运行费用一个夏季大概是13元左右，冬季在23元左右，实际上这个数据可能有些出入，据我们统计的数据，冬天也是12、3元左右一平米，冬天和夏天加起来就是25元左右。天津市目前的市民供热费用每平方米冬季是25元，这可以说假设地源热泵冬天供暖、夏天供冷，全年费用也就25元，相当于市民冬季供热费用一平方米的25元费用，不仅钱少了，使用的能源也少了。

    再有是环保，举个例子，有一个项目二氧化碳排放量减少400多吨，二氧化硫项目减少16吨左右，烟尘减少了37.8吨，灰渣减少了1567吨左右。

    三、地源热泵大发展的轨迹。

    一是高校、科研院所等白领军团率先研发，起到了引领作用。

    中国高校和科研院所在地源热泵的发展中，率先进行了理论研究和电脑模拟以及科研实践。比如清华大学、天津大学、哈尔滨工业大学等都进行研究，促进了地源热泵的大发展。比如北京、天津、陕西的研究所，他们在地层研究的方面取得了很重要的成果。昨天讲到天津，天津勘查开发设计研究院等单位共同完成的“天津市浅层地热能资源开发利用试点工作方案”已从2010年3月开始实施，当然这个实施我们昨天讲到，是由国土资源部和天津合作做的研究成果。北京也进行了“北京平原区水源热泵适宜性区划研究”，陕西省对全省适合地源热泵工程的区域做了勘查。河北省也做了很多研究。

    总而言之，高校和科研院所对地源热泵的发展起到了一个引领的作用。

    二是设计院和施工单位在地源热泵的大发展中起到了生力军的作用。

    全国各地的建筑设计院都在设计地源热泵的项目，包括建筑、结构、电气、给排水、暖通空调和消防设计等等。昨天下午我们参加了一个天津空港国际医院地源热泵项目的评估，周一我们参加了中国空间技术研究院五院，2020年我们的空间站要上天，因为2020年以后，美国俄罗斯的空间站都要到期，之后只有中国的空间站在运行。所以我们参与了中国空间技术研究五院在天津基地的地源热泵项目的评估。施工单位也做了很多工作，大力促进了地源热泵技术的发展。

    三是业主单位（使用单位）大力采用地源热泵，起到了有“英雄用武”之地的重要作用，对地源热泵的发展起到了很好的作用。

    举个例子，上海浦江智谷，这是获得德国颁发的一个节能奖的示范项目，我们去考察过。还有南京的朗诗公寓，北京的九华山庄（13万平方米）等等。还有南通新城的污水源热泵等等，说在全国各地的地源热泵的使用，业主单位特别是政府部门的大项目和重点项目都采用了地源热泵。

    以天津为例，天津滨海新区大量采用地源热泵，包括天津港。因为天津滨海新区实际上是个小城市，它是把好几个区都合并起来了，塘沽区、大港区、汉沽区等等几个区都合并起来成为了一个滨海新区。他们现在极力主张发展地源热泵项目，大港艺术中心的项目获得了鲁班奖。天津许多重要新建项目大量采用了地源热泵技术，比如中新天津生态城十几万平方米的绿色建筑群，还有北京奥运会天津赛区的奥林匹克体育中心（水滴）），“十二五”重大项目的新建百万平方米的天津市文化中心建筑群，它的总建筑面积100万平方米，地上建筑将近80万平方米，重点主要采用地源热泵，还有就是2010年世界达沃斯论坛的主会场梅江会展中心，也是采用了地源热泵。像这些都是天津的重中之重，都是市政府的项目，也是采用了地源热泵。所以由于这个原因，在天津地源热泵的发展非常快，非常好。

    四是政府的支持和引导起到了地源热泵大发展的政策引导作用。

    国土资源部在全国各地进行了很有力的地源热泵的推广工作，光说国土资源部和天津的合作就取得了很大的成果。在天津市试点开发了10项浅层地热能示范工程，还召开了多次热源热泵技术发展论坛会，我们这里写了三个，实际不只这三个，国土资源部在别的省市也开了很多。当然财政部、能源局等等都有对地源热泵的支持。

    说到政府的支持，比如北京，北京对地埋管地源热泵项目的补贴措施已经很多年了，所以北京地源热泵发展能够到两千万平方米以上，是由于政府的支持，它每平米补助50元，地下水每平方米补助30元。毕竟北京有补贴，对于促进发展起到了很大的作用。另外起码这个项目是北京政府支持的，叫人一听，这是市领导支持的，政府支持的，所以搞起来更有作用。2011年北京又出台了“北京市振兴发展新能源产业实施方案”，对地源热泵的发展起到了很好的推动作用。

    比如天津，天津市滨海新区政府出台了“关于鼓励绿色经济、低碳技术发展的财政金融支持办法”，对于地埋管地源热泵每平米给予30元到50元的补助，一个项目最多可以补助到200万元。所以有滨海新区政府的支持和补贴，在天津滨海新区地源热泵的发展非常快。但是天津滨海新区对地下水源热泵目前还没有补贴的政策。

    五是国家标准与地方标准的出台更促进了地源热泵的大发展。

    2005年，国家出台了地源热泵国家技术标准和地方地源热泵技术标准。天津也在2007年和2010年分别做了技术规程。

    六是学术单位在地源热泵大发展中起到了推波助澜的作用。例如我们的第五届中国地源热泵行业高层论坛，前四届已经在其他地方召开了，起到了非常大的作用。全国地源热泵委员会在2010年进行了评优活动，评出了十佳施工企业、十佳产品、十佳集成商和地源热泵技术推动人物等多项表彰，本人也是获得了技术推动人员，这张图的右下角是我的证书和奖杯。

    制冷学会在这方面也做了很多的工作，比如学术研究、技术咨询、发表学术论文、进行热泵工程评估等等。

    比如说天津制冷工程委员会对全国61个大中型项目的施工都做了工程评估，发表了优质工程证书，其中有6项是地源热泵技术。

    （PPT）例如第一项和第三项是中冷公司，第四项和第六项是美意公司做的，第五项是金大地公司做的，是污水源项目获得评优。我们对地下水源热泵有一个不同的看法，我们认为地下水源热泵有很多弊端，所以我们没有进行任何一项评估。

    我们列了几篇论文，本人也发表了，从2004年到今年差不多八九年时间，发表了二十余篇地源热泵论文，今年的两篇一篇发表在北京，一篇发表在上海。这几篇论文中有六篇是关于地源热泵的文章。

    制冷学会和高校也做了很多工作，避暑同济大学、天津大学、哈工大、天工大等等高校和制冷学会合作非常紧密，这里要特别提到同济大学龙威定教授最近提出要把地下水源热泵从可再生能源示范项目里面剔除出去，这是一个非常响亮的口号，要把地下水源热泵从国家可再生能源示范项目里面剔除出去，有很多的理由。我们这里有一个报道的水源危机，比如说地下水源热泵和地下水抽得太多，现在全国有100多个漏斗，华北地区整个属于一个大漏斗，全国还有其他省市的漏斗，影响的面积大概15万平方公里，面积很大，而且地下水污染非常严重，地面沉降也非常严重，相关部门对我国118个城市连续的数据测试显示，有64%的城市地下水遭受了严重的污染，大概只有3%的城市地下水还是清洁的，这个数据非常令人震惊。地下水污染、重金属污染，农作物受到污染，吃的东西都有重金属在里面。所以龙维定教授不光是凭这些数据，他还有其他的数据，他提出一个观念，就是我们要把地下水源热泵从国家可再生能源示范项目剔除出去。北京、上海理工大学的教授也非常同意这个观点，我本人也同意。

    国家在2005年出台技术规范，而我们从2004年开始写了六篇文章，都是对地下水源热泵所提出的一些问题。比如第一篇是井水源热泵的一些弊端，这篇是2004年写的。比如回灌技术很难落实，回灌量很小，抽水量非常大，这样地下水就大量流入下水道，形成地下水的浪费。由于地面地下水抽水太多，回灌不了，造成了地面沉降。另外就是地下水的污染，通过地源热泵机组、通过管道、油污的污染等等造成了很大的污染。当然它也有一些利好的因素，比如节能环保，但是它的弊端非常多。

    第二篇论文是井水源热泵要面对的十大参数，我把这五个弊端量化了，此外针对井的距离等等提出了另外五个参数。要这十大参数都能解决才能解决这个问题。因为当初在天津的局部委办、政府机关有些职能部门大力推进地下水源热泵，打井抽水不回灌。当时局部委办是政府能力，我们制冷学会只能从学术和技术方面提倡有什么弊端。当初我们的观点也不一致，本人做了十五年真正地下水回灌的工作，最后现在天津制冷学会统一了。

    昨天国土资源部的地热处处长说要大力发展地埋管、地源热泵，适度发展地下水水源热泵，我们天津制冷学会的观点就是不提倡发展地下水水源热泵，因为它的弊端非常多，给我们子孙后代、地下水污染、地面沉降带来的危害不是一时半会能解决得了的。天津海拔才3米，天津的海水面都在涨，据我们一个数据表示，大概每年都要涨，到2100年天津的海水水面要涨1.5到2米。天津市海拔只有3米，要涨了2米，地下水回灌不了那么多，这个往下降，那个往上升，若干年后天津市那么多人岂不是都沉到海里面去了吗？当时这句话给大家留下了很深的印象，地下水源热泵绝对不能在没有回灌的条件下发展。

    所以我们说，龙维定提出的把地下水源热泵从国家可再生能源示范项目里面剔除出去，本人非常同意。南呼北应，在2004年到2007年的时候，我们都坚决反对地下水源热泵的发展。

    四、促进地源热泵更大发展的技术措施。

    地源热泵十二年来发展得这么快、这么好，各个方面都给予支持，今后应该怎么样更大地促进发展呢？目前还存在哪些问题呢？

    一是加强地源热泵排热、取热动态平衡，华北地区地源热泵发展得比较好，原因就是夏天供冷的时候，往地下排的热和冬天取热的时候把热量取上来基本上可以达到动态平衡，如果略微有一些不平衡，采取一些措施就可以解决。不像南方地区，夏天供冷多，冬天取热少。东北地区和西北地区冬天需要取大量的热，夏天往地下排热非常少，长时间地下温度也不平衡了，所以这是一个关键问题。要发展地源热泵，必须要解决排热和取热对地层土壤的动态平衡。

    （PPT）我画了一个图，中间是一个水平线。最好是零总负荷线，当然不可能绝对达到这个数据，所以要采取一些措施。比如有众多地区都实现了复合式地源热泵，建立了夏天用冷却塔派热一部分，不把大量的热全部排到地下去。此外还研究出了十多种冷热平衡技术措施，包括热回收、太阳能利用等等，昨天马老师讲到，学校地源热泵用太阳能，夏天两个月放假了，热能把它排到地下去，冬天取热会更好一点。像东北、西北地区假如有大量的太阳能，夏天把热量排到地下去，冬天取热热量就比较多了。所以我们有十几种措施都可以做到地热排热和取热的动态基本平衡。

    二是提高地源热泵工程设计水平。目前设计院基本都搞设计，但是有些问题目前还做的不太好。

    比如说换热量的计算不准确，有的时候差一倍的都有。另外是钻孔间距小，现在有些管的面积比较大，有的把它缩到4米以下，这是不可取的。还有钻孔埋管不分组，一个管子坏了整个就影响大局。还有是对地层排取热量的动态平衡关注不够，设计院应该提高设计水平，从源头上把它设计得更好一些。

    三是提高地源热泵施工管理与施工技术水平，我们举了七个问题。

    首先是采用优质热泵机组和优质高密度聚乙烯管等管材。

    其次是提高PE管的焊接质量。

    第三是钻孔深度和偏斜度，有时候它取的距离特别短，3米，这个打完不是直的，有的时候两个是交叉的，还出现过这样的现象。所以钻孔的精度和深度要注意。

    第四是下管操作规范化。

    第五是回填的问题，大多数企业都是原浆回填，但是做的还不到位。

    第六是坚持打压试验。

    第七是排气问题。

    四是提高地源热泵设备维修与运行管理水平，我们要经常进行，不仅是日常维修和季节性维修，还要做到一年小修，三年大修。地下水源热泵有人说不维修可以吗？我们要求一年一小修，三年一大修。下管下到一百米，把一百米的管子提上来，问题也是非常多的。运行管理方面现在很少做到百分之百完全无人值守的机房，所以我们希望在运行管理方面做的更好一些。

    谢谢大家！