何耀东教授谈地源热泵行业发展轨迹与前瞻

    “地源热泵在十二年发展里，总体来看发展的非常快。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200亿平方米。从地源热泵销售情况来看，每年市场增长率接近30%，成为中央空调市场增长最快的产品类型之一。其中，华北、华东、华中、东北、西南等成为增长最快的地区，年增长率均超过30%。”何耀东教授于8月23日在天津召开的四季春2013第五届中国地源热泵行业高层论坛上表示。

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

　　作为我国地源热泵行业的资深专家，天津地源热泵专业委员会副主任、天津工业大学教授何耀东见证了我国地源热泵行业的兴起和发展。何耀东教授在上述论坛上发表了题为《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》的演讲，向与会者介绍了从2001年到2012年这十二年里地源热泵发展的轨迹，并为今后我国地源热泵行业发展提出了宝贵意见。期间，他还着重介绍了天津市推广地源热泵发展的经验。

　　　见证地源热泵成长历程

　　何耀东教授将我国地源热泵发展历程归纳为起步期、推广期和兴旺期这三个时期。其中，地源热泵从上世纪七十年代就已开始着手一些项目的研究和发展设备，但是进展比较慢，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，这二十年期间逐渐推广了地源热泵；从上世纪九十年代以后，具体来说是本世纪2001年开始到现在这十三年时间，是真正兴旺发达的时期。

　　“地源热泵在十二年发展里，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。”何耀东教授举例说，前期最大的是人民日报社印务中心地源热泵系统专业工程项目，中标金额高达2782万元。近期建成的天津文化广场总面积近100万平方米，利用浅层地热能供暖和制冷的面积达到60万平方米，该工程总费用统计是4230万元。此外，梅江会展中心和中新生态城内的动漫园等项目均有浅层地热能较大规模的应用。

　　何耀东教授说，据统计资料显示，地源热泵工程项目逐年增加，百万元以上项目中标率较高，中标地区以北京、天津、山东、浙江地区居多，如：潍坊经济开发区高新技术产业园地源热泵工程中标金额达到了880万元。塘栖仓储文化展示中心的地源热泵中央空调项目、寒亭外国语学校（初中部）地源热泵供冷供热系统工程中标金额均超过了500万元。

　　“从地源热泵销售情况来看，每年市场增长率接近30%，成为中央空调市场增长最快的产品类型之一。其中，华北、华东、华中、东北、西南等成为增长最快的地区，年增长率均超过30%。”何耀东教授表示，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200亿平方米。

　　目前北京约有2000万平方米的建筑利用浅层地温能供暖制冷，沈阳已超过4300万平方米，而天津地区也达到1000万平方米，据规划，天津浅层地热能开发利用面积至2015年有望达2000万平方米，比“十一五”末增加1650万平方米；到2020年，浅层地热能开发利用面积将达5000万平方米。

　　　热泵技术助推低碳生活

　　何耀东教授表示，“地源热泵是促进节能产业发展的最好方式之一，经过十多年应用各种地源热泵的实例，该技术发展最快的为埋管式地源热泵和地下水源热泵。”其中，地埋管地源热泵工作原理是利用季节性温度差，通过专门装置，在夏季将地下土壤的低温资源经热泵机组转换到地上空间供冷，在冬季将地下土壤的低温资源经热泵机组提高温度向地上空间供热。

　　由于地埋管地源热泵技术应用于建筑供热和空调时具有节能高效的特点，且对环境友好，特别是不影响地下水资源，因此近年来得到政府的大力提倡，应用规模日益扩大。“当然地表水的地源热泵也很多，江河湖海地表水源热泵发展得很快。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上，还有天津公馆采用污水源热泵也很好。”何耀东教授还指出，地表水的地源热泵有一些特殊的要求，要符合条件才可以运用。

　　“地源热泵工程还是节水、节电、减少碳排放的工程，是利用地热能的可再生能源的环保工程。”何耀东教授用已建成的一个地埋管地源热泵项目为例，和常规空调项目相比，二氧化碳排放量减少405.4吨，二氧化硫减少16.2吨，烟尘减少了37.8吨，燃煤灰渣减少了1567.4吨。何耀东表示，中国各地继续大力地发展地源热泵技术和工程应用，将为中国2020年比2005年减少碳排放40%～50%这一目标做出积极贡献。

　　另外，地源热泵还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。数据显示，天津地埋管地源热泵系统工程投资每平方米350-450元，每孔能源可供60-100平方米，即一亩地范围内的地埋管可以供3000平方米左右的建筑供暖和制冷需求。夏季直接运行费用平均每平方米13.4元，利用浅层地热能可替代原煤每平方米7.27千克，节约环境治理费相当于每平方米2块钱。虽然利用浅层地热能进行冬季供暖的直接运行费用约每平方米23元，接近天津每平方米25元的标准，但由于这套系统能够实现制冷和供暖双向使用，因此平均费用仍然划算。

　　行业渐入良性发展轨道

　　目前我国地源热泵行业总体运行较为平稳，并开始步入良性发展的轨道。何耀东教授介绍说，中国高校和各地科研院所在地质结构和水文地质条件的研究，对地源热泵的发展起到了一个引领的作用。另外，相关设计、施工单位逐年增多；业主大量采用地源热泵中央空调；专业协会组织的相关技术培训和技术交流，政府的支持与引导，以及国家标准与地方标准的出台等六大方面，有力的促进地源热泵行业步入稳定良性的发展轨道。

　　一是高校、科研院所等白领军团的率先研发，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、哈尔滨工业大学等高校相关专业师生对此都进行了专门研究，促进了地源热泵的大发展。

　　自2010年国土资源部和天津市政府共同进行浅层地热能开发利用试点工作以来，开展了浅层地热能资源调查评价、开发利用编制、示范工程建设、动态网建设以及政策研究等多方面工作。另外，北京市、河北省、陕西省等地的研究所，在浅层地热能研究的方面也取得了很重要的成果。

　　二是设计、施工单位在地源热泵大发展中起到了生力军作用。在暖通专业设计中，众多设计院（公司）都参与地源热泵工程设计，在新建和改建项目中，能顺利利用地源热泵中央空调技术，从而推动了地源热泵大发展。

　　三是业主单位大量采用地源热泵中央空调，起到了有“英雄用武”之地的重要作用。“近年来，地源热泵中央空调低廉的运行费用和突出的节能效果，引发了业主单位的青睐，特别是政府部门的大项目和重点项目大多采用了地源热泵。”何耀东以天津为例，中新天津生态城数十万平方米节能环保绿色建筑群、北京奥运会天津赛区的奥林匹克体育中心、新建近百万平方米的“天津市文化中心”建筑群、2010年世界达沃斯论坛主会场梅江会展中心，均采用了地源热泵。仅达沃斯论坛主会场一项地源热泵工程的污染物排放，就比常规供暖空调减少70%。

　　四是政府支持与引导对地源热泵发展起到了重要推动作用。2006年，北京市九委局联合下发了《关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知》文件，明确规定，采用地下（表）水源热泵的项目，政府每平方米补助35元，采用土壤源和再生水源（污水、工业废水）热泵的项目每平方补助50元。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”，对地源热泵项目同样给予了专项扶持资金。

　　从国家层面上讲，2012年8月，国家能源局公布了《可再生能源发展“十二五”规划》 ，安排了地热能在“十二五”的发展目标，其中浅层地温能供暖制冷面积达到5亿平方米。2013年1月1日，国务院发布的《能源发展“十二五”规划》中明确了可再生能源的发展目标，接着国家能源局等四部局联合印发《关于促进地热能开发利用的指导意见》 ，确定了地热发展目标，给我国地源热泵行业的发展又注入了一剂强心剂。

　　五是国家标准与地方标准的出台更进一步促进了行业发展。何耀东教授介绍，2005年起，地源热泵国家技术标准和地方地源热泵技术标准陆续出台。其中，国标GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》于2005年颁布，2009年又进行了修订。天津市也在2007年10月和2010年2月分别制定了《天津市地埋管地源热泵系统应用技术规程》和《天津市污水源热泵系统应用技术规程》。

　　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。“例如由中国能源研究会地热专业委员会主办的每年一届的中国地源热泵行业高层论坛，起到了非常大的推动作用。” 此外，何耀东以天津制冷学会为例，在地源热泵学术研究、发表地源热泵学术论文、召开地源热泵技术报告会、进行地源热泵技术咨询和施工工程评估、树立地源热泵典型样板工程项目等方面都做了倾力工作。

    地源热泵技术有待突破

　　近年来，浅层地热能利用在社会各界的大力支持下取得了一定的成绩，今后如何更快更好地促进地源热泵行业发展？目前还存在哪些问题？对此，何耀东教授向与会者列举了四大举措，为促进地源热泵行业更大发展提供有效依据。

　　首先，加强地源热泵排热、取热平衡与自然生态平衡技术攻关与实践。何耀东说，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。在南方地区，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。

　　其次，提高地源热泵工程设计水平。当前地源热泵工程设计质量已逐步提高，但对设计中存在的问题还须认真加以解决，主要表现为：换热量计算不准确；钻孔间距小；钻孔埋管不分组；对地层排、取热量的动态平衡关注不够等四大问题。

　　然后，提高地源热泵施工管理与施工技术水平。当前在地源热泵工程施工技术和施工管理水平方面仍须继续提高，诸如：采用优质热泵机组和优质高密度聚乙烯（PE）管等管材；提高PE管的焊接（电熔或热熔）质量，避免焊口渗漏；钻孔深度和偏斜度完全符合设计要求；下管操作规范化，使上百米长的4条（双U）或2条（单U）竖管不产生弯曲相碰或相互交错等；回填料配比得当；坚持全部工程需要进行4～5次打压试验、试漏均必须合格的操作要求；施工中要关注系统的排气等七大问题。

　　最后，提高地源热泵设备维修与运行管理水平。在做设备维护保养时，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。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，所以在运行管理方面要做的更好一些。
　　
　　
　　何耀东简介：天津工业大学教授，中国制冷学会空调热泵专业委员会第五届委员会委员，天津市制冷学会第六届理事会副理事长，兼空调热泵委员会名誉主任委员。发表论文、译文70余篇，近十年在8种杂志上发表地源热泵论文20篇（2004~2013），在中国建工、机械、冶金、劳动、纺织五大出版社和专业学会等单位出版了编审著作30部。何耀东教授近年来倾心于地源热泵的研究、论证、设计和评估等工作，2009年被评为“首届中国地源热泵技术推动人物”。

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