暖通大师徐伟 | “热泵+”是建筑能源的未来

创新整合：“热泵+”经典案例

“热泵+”以其卓越的性能和创新的技术，正成为能源领域的后起之秀。它不仅能高效地利用可再生能源，实现能源的可持续利用，还能为我们的生活带来更多的舒适和便利。无论是家庭供暖、热水供应，还是工业生产和商业领域，“热泵+”都展现出了无限的潜力和广阔的前景。

徐伟为沣西能源·2023第十三届中国国际地热高层论坛作主题报告

济宁文化中心位于济宁市太白湖新区，地处运河路以东，圣贤路以南，规划总用地面积38.4万㎡。文化中心包括文化馆、图书馆、博物馆、美术馆以及配套的商业综合体。徐伟及其团队利用“热泵+”系统为建筑群设计了一套供热供冷系统，以地源热泵系统作为机载，满足文化中心全年的供暖供热需求。

据了解，济宁文化中心项目岩土体的综合导热系数为2.83W/(m·K)，徐伟及其团队做了2700个双U型的换热孔，孔深120m，间距5m，对其负荷进行了准确的预判。项目已经平稳运行了四年，也获得了中国建筑协会暖通空调设计的一等奖。

在孔子故乡——历史文化名城曲阜市区的西部，坐落着总建筑面积达34193平方米的曲阜市人民医院。项目建筑采用“热泵+”燃气锅炉+太阳能的分布式系统，总冷负荷9000千瓦，总热负荷8500千瓦。徐伟及其团队优化了曲阜市人民医院项目地源热泵占比，整个“热泵+”系统由三台离心机组、两台冷却塔、两台燃气锅炉和太阳能集热共同组成，地源热泵制热占比13%，锅炉占56%，太阳能占25%。

徐伟及其团队通过预先模拟计算，模拟数据与最后的实际运行数据误差降低在7%～8%，冷源的能效比达到4.92，冬、夏季的运行费用都在12元左右，在大型的以“热泵+”为主的系统中取得了良好的应用效果，且投资较低，满足了业主的需求。

徐伟所在的办公大楼是近零耗建筑，是完全实现了地源热泵+太阳能+吸收式制冷来供能的“热泵+”供热供冷系统典范。建筑大楼体量不大，但是系统应用涉及范围广，应用了光伏、带有实验性质的集热器等。据徐伟介绍，该示范楼已投入使用多年，实际供暖、空调和照明能耗仅为北京市普通写字楼平均能耗的20%。

将目光锁定在中国西南，贵阳中天·未来方舟项目是规模达720万平米的商业中心，徐伟及其团队是项目暖通方案的咨询方。贵州是典型的夏热冬冷地区，作为中国首批“国家绿色生态城区”，中天·未来方舟采用水源“热泵+”污水源热泵系统，同时将燃气锅炉作为补充，利用南明河水与城市生活污水的温度差，作为供暖系统的供暖热源。

贵州冬天非常湿冷，早在2015年，中天·未来方舟就已经正式开启了项目内的集中供暖，徐伟及其团队做了相关基础数据的测试，包括河水温度的变化、河水的流量等。通过几年的实际运行，河水源热泵系统常规运行能效比可达5.15，供暖季的平均COP为4.1。“热泵+”系统为中天·未来方舟提供了更具精准性和稳定性的供暖服务，供暖季室内温度全天保持在21℃左右，并且做到了24小时不间断供暖、无污染。

地热能和其它能源结合互补、形成多样化发展是未来的普遍方向。徐伟强调：“一个地区、一个城市，甚至一个行业、一个国家走向要低碳可持续化发展，那么建筑节能不是单一的系统就能够完成的，它应该是多种能源的综合发展。”未来，地源热泵应该以“热泵+”的模式与其它能源形式组合构成一个低碳、可持续的供应系统。

技术已成熟，行业需规范

“地源热泵这项技术已经很成熟了，但是在技术应用过程中乱象较多，技术本身已经没什么障碍，但是为什么应用不好？”徐伟说道。他认为，首先是从业者专业素养不足，其次是没有遵循因地制宜的原则。

以岩土热物性测试为例，岩土热物性测试是科学设计浅层地埋管地源热泵的依据，但目前还有很多单位和项目省略这一步骤。徐伟告诉记者：“在地源热泵系统的施工过程中，岩土热物性测试一直没有做好，并且在业内也很少有企业去做，即使做了也没有按照规范。”

岩土热物性测试是评估土壤和岩石热传导性能的一种方法，对于地热能利用、地源热泵系统设计、地下工程等领域具有重要意义。岩土热物性测试可以评估地下岩土的热传导性能，帮助确定地热能利用的潜力。通过了解地下岩土的热导率、热容量等参数，可以更准确地设计地热能利用系统，提高能源利用效率。

地源热泵系统利用地下岩土的稳定温度来进行空调和供暖，岩土热物性测试可以提供地下岩土的热传导性能数据，帮助设计合适的地源热泵系统。在地下工程中，岩土热物性测试可以提供岩土的热导率、热容量等参数，帮助工程师进行热分析和热设计，确保地下结构的稳定性和安全性。

地源热泵技术属于一个新兴的、交叉的技术，要确保每个项目质量达标才能真正推动行业的进步和发展。徐伟在十多年前就呼吁地源热泵项目一定要做岩土热物性测试，但业内一直没有很大的改善，这也是目前很多地源热泵项目达不到预期的关键原因。

徐伟认为，地源热泵技术规模化运用之后，要保证项目的工程质量达标甚至做到优秀，离不开从业人员的素质和能力的提升，从业者要学习和掌握地源热泵的相关知识和核心技术。“地源热泵是一种专项技术，专项技术要有专业的人来做，要经过专业的培训和经验的积累，以专业人才的素质和能力来保障工程的质量。”徐伟说。