亚特尔·2009第一届中国地源热泵行业高层论坛综述

   2010-05-14 本站108580

亚特尔·2009第一届中国地源热泵行业高层论坛综述
 北京科技大学  吴延鹏

 

    摘要: 概要介绍了本届论坛的盛况,简要介绍了地源热泵在中国的发展历程、全国代表性地区地源热泵发展现状及存在问题分析、地源热泵企业如何应对金融危机、参观地源热泵示范工程,最后对论坛做了小结。

    关键词:地源热泵  论坛  综述

    2009年8月28-29日,亚特尔2009第一届中国地源热泵高层论坛在青岛召开。本届论坛由中国能源研究会地热专业委员会(GCES)、国际地源热泵协会中国地区委员会(IGSHPA•中国)主办,《地源热泵》编辑部、中国地源热泵网网络部承办。论坛由中国建筑学会暖通空调分会名誉理事长吴元炜教授和《新能源市场》理事会秘书长张定友联合主持。《地源热泵》杂志主编方肇洪教授致欢迎辞。国务院参事、中国工程勘察大师王秉忱在会上做了讲话。
    本次论坛是在我国地源热泵事业迅猛发展而企业刚刚遭遇席卷全球的金融危机、同时我国经济处于企稳回升的背景下召开的。本次论坛是一届非常成功的论坛,不论是来自政府部门、研究部门、高等院校,还是设计院以及生产销售企业的代表,对论坛内容之精彩、服务之周到,都赞不绝口,在目前行业内会议、论坛众多、鱼龙混杂的情况下,举办这么卓有成效的高规格论坛实在难能可贵。笔者每年都会参加不少行业内外的各种会议,象本次论坛这么出色,组织、反映很好的会议还不多见,论坛当天即使到了下午仍然座无虚席、讨论非常热烈,参加论坛的代表感觉收获都很大。为了让广大没有参加本次论坛的读者能够及时了解地源热泵——这一国家极为重视的建筑节能减排技术的最新发展动态,笔者在繁忙的教学科研工作之余,通宵达旦编写整理了本次论坛的综述,以便使更多的《地源热泵》杂志的读者能够通过本次论坛受益。由于时间仓促,论述总结不详尽或欠妥之处还请读者批评指正

1 地源热泵在中国的发展历程
    中国能源研究会地热专业委员会兼北京市新能源与可再生能源协会地源热泵专业委员会(下简称北京市地源热泵专委会)主任郑克棪教授在论坛上对全国地源热泵的发展历程进行了简要回顾。20世纪60年代天津大学、清华大学就有教授研究热泵及其应用,但在照明电力尚缺乏的年代,其应用条件尚未成熟。90年代,受世界地源热泵迅猛发展的影响,引发了这一技术在中国的应用发展。    90年代后期,北京、山东等地出现了首批地源热泵技术的应用工程。进入21世纪后大发展,尤其在2003年之后获得了飞速发展。截止2008年10月,我国浅层地能应用面积超过了1亿m2(包括污水、中水和工厂废热水应用的面积)。按各地主要城市的数字统计,2008年我国地源热泵应用浅层地热能面积6200万m2 。2008年利用浅层地热能20x1015J,相当于节省68万吨标准煤,减排163万吨CO2。地源热泵的发展离不开国家节能减排的大背景和强有力的政策支持。

2中国代表性地区及美国地源热泵发展现状
    2.1 北京地区地源热泵的发展
    北京市地源热泵专委会主任郑克棪教授对北京地区地源热泵的发展现状进行了深刻的分析。    
 2003年以来,北京地源热泵的应用面积每年约增长200万m2 ,2007年来每年约增长500万m2。2008年达到1600万m2,北京市计划“十一五”拟达到3500万m2 ,即今明两年各需增长1000万m2。我国的热泵主机厂家已能生产大、小功率的螺杆式、涡旋式等热泵,机组相关配件和地源热泵PE管材、管件都已经能配套生产。设计和施工队伍膨胀,不断出现新的公司,能够独立承担项目设计和施工,尤其最近出现了控股公司投资地源热泵行业的利好现象。北京地源热泵行业组织和媒体活跃,《地源热泵》杂志已经创刊3周年,中国地源热泵网已建立并获得了较大发展。2007年成立了北京市地源热泵专委会。
    北京市政府正在申请成为地热供暖的全国示范城市,拟选3个区县进行推广使用。北京市地质矿产勘查开发局设立了《北京平原区浅层地热能资源评价研究》项目,摸清北京地区适于做水源热泵和地源热泵的相关地域及其能力。北京总共5个局委鼓励地源热泵在北京的发展,另外政府出台了补助政策,地下水源热泵每m2补助30元,土壤源热泵项目每平方米补助50元,另外也列入了四个地源热泵发展规划目标。北京市政府除了公益性的投入支持,还在准备成为地源热泵应用的示范城市。根据《北京平原区浅层地热能资源评价研究》报告,北京市的地热能储量可供暖面积9.9亿m2,而2008年北京全部供热面积是6.5亿m2,如果通过地源热泵用上这些潜在的热量,可以满足北京市今后供暖的全部需求。郑主任还指出了地源热泵的优点,如节能效率高;污染减少;性价比好等。同时也指出目前在推广和使用地源热泵技术中存在的一些问题,如由于快速成长,有一些不符合要求的设计和施工队伍;地上和地下系统的配合不够好;设计过程中靠经验的多。郑主任最后对地源热泵的未来进行了展望,据中国科学院报告,地源热泵发展目标为:2010年作为补充能源,2050年作为主导能源之一,到时候可再生能源应用比例将达到17%—34%,因此地源热泵技术的应用具有非常光明的前景。
    2.2 沈阳市地源热泵的发展现状

    沈阳市地源热泵协会秘书长郭晓朝介绍了沈阳市地源热泵的发展现状。2007年沈阳制定了《沈阳市“十一五”时期水源热泵技术应用专项规划》,在此基础上还制定了《沈阳市“十一五”时期再生水源热泵供热规划》,在两个规划基础上对《沈阳市“十一五”时间供热规划》进行了修编。沈阳市政府颁发《沈阳市地源热泵系统建筑应用管理办法》(政府第71号令),下发了《关于全面推进地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》(沈政发【2006】20号)。到2008年末,沈阳市累计已有地源热泵技术应用项目483项,应用面积达到3458万m2。与传统燃煤方式相比,可节约实物煤120万吨,可减排SO2  41.4万吨,烟尘34.5万吨。
    沈阳市在推广应用地源热泵技术的过程中形成了符合自身特点的应用模式,概括为“三种模式”和“两种形式”。 “三种模式”是指,对新建的建筑全部采用地源热泵系统模式,对既有公共改造建筑采用地源热泵技术模式,对既有住宅建筑采用混合供热模式。“两种形式”是指混合式地源热泵形式、再生水源热泵形式。
    郭晓朝秘书长指出,沈阳市应用的地源热泵技术主要为水源热泵技术。水源热泵系统的利用是一项复杂的系统工程,项目本身涉及到设备效率(节水、节电、能量置换率等)、回水水质、回灌水量、地下水温度场的交换、地下水水质、对建筑物的影响等一系列问题。地源热泵系统的利用发展,尤其是地下水地源热泵系统的建设,要严格执行国家环境保护及有关配套法规和标准等,将其作为应遵循的原则和要求。利用地源热泵技术的建设项目,必须依法开展环境影响评价。在建设项目的审批、核准或备案、评估及论证等环节,必须依法按环境保护等有关方面的法律法规要求,加强对环境保护内容的审查,没有依法开展环境影响评价或环评未能通过的项目,不得建设。项目建成后要加强管理,监督取水井及回灌井的成井数量和质量,以减少地层细颗粒的流失和地下水的损失。
    2.3 陕西省地源热泵的发展现状
    陕西省地源热泵推广办公室主任凌翔介绍了陕西省地源热泵的发展现状。凌翔主任基于陕西省水资源的分布情况,根据地源热泵系统的特点(地源热泵中央空调系统的换热形式主要分为土壤源和水源两种),得出了陕西发展地源热泵的几点结论:贫水区应当多采用土壤源换热形式,如陕北地区;富水区则应该采用水源换热形式,如陕南地区;而关中地区因为水文结构差异较大,应该视情况而定,基本的原则就是地下水资源丰富的地区宜采用水源换热,地下水资源较匮乏时,采用土壤源换热的形式更为合理、经济。在西安、咸阳、宝鸡等大型城市,还有大量的城市污水和地热尾水也是良好的热泵热源。西安市写字楼普通中央空调制冷收费标准大约是10-12元/月·m2,运行费用约为6-8元/月·m2。地源热泵中央空调系统大约是3元/月·m2左右。陕西省每年平均新增住宅建筑面积3700万m2,“十一五”期间共计18500万m2,共需消耗能源 121.2万吨标准煤,如果全部采用地源热泵技术,节能率按35%计算,大约可节能42.42万吨标准煤,约占全省节能目标的3%,而且所需增加的投资不多,现在开始推广,对“十二五”期间的节能目标有着深远的意义。
    凌翔主任提出了对陕西省发展地源热泵技术的建议:采取“政策引导、广泛宣传、资金支持、项目管理”的方针,具体内容是:政策扶持、加强宣传、积极争取国家资金支持、推行项目合同能源管理。
    2.4 河北地源热泵的发展现状
    河北省地源热泵检测中心主任刘自强对河北省的地源热泵应用情况作了简要的介绍。河北省目前累计完成的地源热泵应用建筑面积约为920万m2。在河北省城市三年大变样、节能减排和新农村建设中发挥了重要作用。按年建设数量及服务建筑面积统计,已建设完成的地源热泵项目呈现快速增长的趋势,自2000年起至2008年,9年间采用地源热泵系统供暖制冷的建筑物面积共计433万m2。河北省的地源热泵应用项目以地下水地源热泵系统为主。已建设完成的地源热泵项目,按项目总数统计,地下水地源热泵项目占72%,地埋管地源热泵项目占28%。河北省人均水资源占有量不足300立方米,为全国平均值的1/7,为极度缺水省份。由于地下水的超量开采,地下水漏斗、地面沉陷、海水倒灌等一系列地质环境问题时时出现。所以,发展水源热泵技术一定十分慎重。从整体分布来看,全省已完成的地源热泵项目较多,但分布不均匀。其中石家庄最多,共46项,保定37项,唐山26项,承德18项,邢台15项,邯郸11项,沧州8项,衡水6项,廊坊4项,秦皇岛3项,张家口2项,全省有统计的项目共176项。项目应用于各类建筑且以民用建筑为主。已建设完成的176个地源热泵项目,既有办公楼、宾馆、商场、体育场馆、机关、学校、医院、幼儿园、敬老院、住宅,也有厂房、污水场站、景观水池、温室大棚等,应用范围较广,以供暖供冷两用的公共建筑为主。

    2.5 湖北地源热泵的发展现状
    湖北省暨武汉市土木建筑学会地源热泵专委会主任、武汉建筑设计院设备二所所长陈焰华就湖北省及武汉地区地源热泵应用与发展情况做了报告。武汉市城乡建设委员会还专门派了两位科长参加了会议,由此可见武汉市对地源热泵的重视。湖北省自2000年开始采用该技术,至今已在武昌火车站、武汉塔子湖体育中心、武汉市美术馆、杂技厅、中南剧场、湖北省图书馆新馆、湖北省国土资源厅大楼等60多栋建筑中应用了地源热泵技术,建筑应用面积共200多万 m2;其中武汉市50栋建筑采用了地源热泵系统;采用地下水地源热泵系统的为34栋,面积103万m2;地埋管地源热泵系统的为16栋,面积57万m2。在建的武汉火车站、汉口火车站主站房等都设计采用了地源热泵系统。从使用项目的实际运行情况来看,各系统总体运行稳定,节能环保效益显著,积累了宝贵的工程应用经验,赢得了较好的社会影响。从武汉测试的典型项目情况来看,地源热泵系统的能效比高于常规电制冷机组供冷+锅炉供热系统约20%-30%,高于风冷热泵系统约30%-40%,减少一次能源(化石能源)使用量50%-60%。夏季减少了冷却塔的飘水损失,减缓了城市热岛效应;冬季无燃烧过程,无污染物的排放, 减少了能源供应和交通运输的压力。 武汉地区现有的地源热泵系统运行基本正常,到目前未出现过大的故障或问题,也未发现地面沉降或地质塌陷现象。武汉市水务局对已建的部分地下水地源热泵工程监测表明,地下水水温、水质无明显异常。典型工程的建筑物沉降观测表明,地源热泵系统在取水并回灌的情况下,建筑物及地面沉降均在正常范围之内,不会对周围建筑物和地质环境造成不良影响。
    陈焰华主任同时也指出了武汉市发展地、水源热泵技术应用中存在的问题:部分早期建设的地下水地源热泵工程没有按相关规定进行地下水取水申报并取得取水许可,存在监管的漏洞。对地下水地源热泵系统的取水和回灌普遍缺少可靠的监测手段。在实际运行时部分工程不能提供可靠措施保证100%的回灌,同时缺乏有效的监测手段,无法观测回灌是否有效进行(水是否回到地下同一含水层)。地源热泵工程的设计资料相对较全,但热源井的设计及施工、监理资料相对欠缺和薄弱,实际运行资料也较为欠缺,缺少系统运行的监测和数据记录,相关从业人员也缺乏系统的培训。
    湖北结合当地的实际情况提出了地源热泵发展方针,即“优先发展废热和污水源热泵,积极发展地埋管地源热泵,适度发展地下(表)水源热泵”。武汉市2006年组建了应用热泵技术工作专班,提出了《武汉市关于应用热泵技术的指导意见》(初稿)、《武汉市应用热泵技术供热供冷发展规划》、《武汉市地源资源评价报告》、《水果湖地区应用地源热泵的可行性研究》等报告。颁布实施了《武汉市地下水管理办法》、《武汉市地源热泵系统工程技术实施细则》等规范性文件。武汉市建筑设计院、武汉地质工程勘察院等单位编写的《武汉市地源热泵系统工程技术实施细则》已由武汉市建委以武建〔2007〕266号文发布,2008年1月1日起在武汉市实施。武汉市建筑设计院编写了《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调·动力》“地源热泵系统”相关章节。修编原2003年版《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》 “地源热泵系统”的相关章节。市长专门为地源热泵技术推广应用工作做出批示,要求各相关部门形成可操作的具体意见和实施方案。
    武汉市结合华中科技大学、中国地质大学(武汉)、武汉科技大学和武汉市建筑设计院、中南建筑设计院等科研设计单位在地源热泵技术研发和设计应用方面的基础和经验,进行地源热泵技术相关领域的研究和工程示范,并成立了武汉市地源热泵专委会,及时为建设项目应用地源热泵技术提供理论和技术支持。华中科技大学建立了地埋管地源热泵综合实验室,可进行地埋管地源热泵的相关模拟实验和基础性研究工作;开发了地源热泵热物性测试仪,可进行工程场地钻孔的换热性能、热物性测试和分析。
    湖北省暨武汉市土木建筑学会地源热泵专业委员会的成立搭建了地源热泵技术各专业,各学科交流和合作的平台,进行技术协作和组织联合攻关,提高地源热泵技术的综合应用水平,响应国家建设资源节约型,环境友好型社会的要求,为政府决策,学科建设,城市能源规划,技术推广等提供技术支持,并进而推动和促进地源热泵技术在湖北武汉地区的规模化应用和产业化发展。
    2.6 江苏地源热泵的发展现状
    江苏省制冷学会副理事长、空调热泵专业委员会主任委员[ 增加]、南京市建筑设计研究院张建忠总工就“江苏省地源热泵空调技术应用与发展”做了主题报告。张建忠总工首先分析了江苏地区的气候特点。气候与建筑空调负荷特点决定了江苏省在节能50%基础上,进一步提高建筑节能率的主要潜力在于可再生能源的开发利用。张建忠总工指出,对于江苏省地源热泵空调供热系统的能效比可达3-5,采用地源热泵供热能源成本可降至0.30元/kW•h~0.19元/kW•h,相当于电热成本的22~35%,节能65~78%左右,相当于燃气成本的55~85%,节能40%左右。江苏地区推广地源热泵技术是解决冬季供热问题的有效技术路线。
    江苏省地源热泵空调技术应用起步较晚,但发展很快。前后得到了国家约2.5亿元的专项财政资助经费。2008年起,江苏财政每年拿出一亿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。据统计,南京市目前设计、计划采用土壤源热泵的项目达35项,项目总建筑面积达140多万平方米,南京在建的鼓楼软件园江水源热泵区域供冷供热项目规划服务园区建筑面积达200多万平方米,无锡正在规划与部分在建的新区河水源与污水源热泵区域能源站规划服务建筑面积达350万平方米。
    江苏省地源热泵应用种类包括土壤源(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,地下水地源热泵项目如盱眙新四州国际大酒店等,海水源热泵项目有连云港金蛤岛温泉度假村等,污水源热泵项目有南通新城住宅小区等,江水源热泵项目有南京鼓楼高科技产业园区区域供冷供热项目等,闭式湖水源热泵工程有南京工程学院逸夫图书信息中心等,开式湖水源热泵有南京工业大学新校区图书馆等,土壤源热泵+冷却塔冷却的复合项目有宿迁海关大楼等、土壤源复合地表水源(闭式)热泵及冷却塔冷却的项目有盐城工学院新校区图书馆等、土壤源复合地表水源(开式)热泵的项目有扬州“阳光美第”住宅小区等项目。
    张建忠总工对江苏的情况进行了总结:江苏省的气候、资源与经济条件,适合推广应用地源热泵空调供热技术;江苏省应优先发展土壤源热泵技术,有条件区域鼓励采用地表水(含淡水、海水、污水)地源热泵技术与复合地源热泵技术;基于提高资源利用效率与提高项目的经济性和可靠性的考虑,一般情况下,江苏等夏热冬冷地区应采取“满足冬季制热要求为主,采用复合冷源满足夏季制冷要求,落实地源侧热平衡措施”的地源热泵技术路线;建议政府有关部门应[ 取消]协调一致[ 取消]解决地表水热利用的资源收费问题;加强浅层地下水资源的水文地质勘测、评估与研究,细分浅层地表水类型,明确可利用的地下水资源分布,在不污染水源、不影响地质安全的前提下,可以有条件鼓励浅层地下水的热开发利用。对于没有水质污染,没有环境与地质风险的地区,应取消水资源费,为浅层地下水资源的热利用提供良好的条件;下一步需加强的工作有:[ 增加]建立与完善不同地表水体低温热能利用、不同地区地下水低温热能利用的法规,进一步加强地表水换热器的研究与开发、加强[ 增加]开式地表水的处理方法、地下水回灌技术、地埋管换热系统、特别是大型地埋管换热系统的换热特性与地温变化规律、地源热泵系统地温热源体热平衡特性、地源热泵系统综合评估决策方法、地源热泵系统施工工艺与技术规程等一系列课题的研究工作,包括进一步加快地源热泵系统知识与技术的普及工作等。地源热泵技术的推广应用一定要遵循“实事求是,因地制宜,节能高效,经济合理”的原则。

    2.7 美国地源热泵的发展现状
    国际地源热泵协会中国地区委员会主席徐云生博士介绍了美国地源热泵的相关发展情况。徐主席指出美国这几年地源热泵不如中国迅猛,而且存在地区的差别。在将来应该是中国第一。我们的能源价格和劳动力价格相除,其结果超过任何一个地方。2009年7月,美国拿出5000万美元支持10个项目,这10个项目代表了美国地源热泵将来的发展趋势,第一就是大规模。美国已意识到:由于他们的住房体系跟我们的不一样(常常是每户买一个独立的别墅,甚至是自己设计的,建设思路不一样,要做到中国这样的规模非常非常困难,所以它现在意识到这个问题,要大规模做。第二,低成本,美国有一个办法,将地源热泵与基础设施建设(与污水管、钻孔相关的工作)连在一起。业主不需要再为地源热泵进行大面积开挖或钻孔工作,基本不会因为地源热泵工程而增加太多成本。商业地产行业也是一样,开挖完了地基就把地源部分做进去,这一点对于我们有很大的借鉴意义。第三,复合式系统。把燃气跟地源热泵结合起来很好,还有一点是跟太阳能结合,都是非常好的办法。
    徐云生主席指出,美国对“京都协议”的积极性不高,但是非常支持碳税。我们可以看到,对于制造业,将在三五年之内有非常好的机会。也就是说,如果你通过地源热泵使得整个生产过程的碳排放降低,在出口的时候,关税方面的好处非常大。最近中国和美国的关系良好,中美经济对话没多久,美国又拿出600万美元专门做中国的节能减排市场,即能源效率方面的工作。他还认为美国目前在推广地源热泵方面,客观上处在不利的地位,但美国有很多有远见的人,从技术上,商业上也会有很多好的发现和努力,在这个过程当中,如果美国跟中国更好的交流,彼此取长补短,将来可以带来更多更好的机会。
    2.8 地源热泵研究开发情况
    中国建筑设计研究院建筑节能与新能源工程中心陈晓春高工介绍了地源热泵的研究进展。他对地下换热器进行了模拟计算。重点研究非稳态换热;研究方法是三维非稳态流固耦合换热的数值模拟方法-短周期,二维非稳态数值模拟-中长周期。研究内容包括不同流动条件下的换热分析、间歇运行条件下的换热分析、地下水渗流条件下换热分析。在无渗流状态表现为非稳态传热;当渗流速度<10m/a,传热仍表现为非稳态;当渗流速度>30m/a,传热则由非稳态逐渐向稳态转变。陈晓春高工指出了设计中需注意的问题,如土壤温度对土壤源热泵系统影响,夏季工况下,土壤温度超过22 ℃ ,换热量<35W/m,进出口温差<1.5℃。冬季工况下,土壤温度低于12 ℃ ,换热量<25 W /m,进出口温差<1.0℃。从土壤温度来看,冬夏季换热较为平衡的地区是夏热冬冷地区。对建筑冷热负荷对土壤源热泵系统的影响进行分析表明,仅靠地源热泵来解决冬夏季采暖空调不合适,需构建复合系统。根据系统运行方式对土壤源热泵系统的影响进行模拟分析表明,相比较连续运行,间歇运行更适合土壤源热泵,可以使土壤存在部分恢复能力、U型管内水与土壤温差较大、比连续运行时的进出口温差大0.7~0.8℃。目前存在的问题:热响应实验时间不够;实际设计的通常是管群,而热响应实验时不是。由热响应实验得到的土壤热物性包含了地下水渗流的影响,而地下水渗流和热扩散是两种不同机制的换热,热响应实验无法区分,引发的结果是实验工况和设计结果、实际工况有差别,容易导致土壤吸(排)热量存在理论与实际上的偏差;由实验测量得到的换热量可能偏大,为日后运行带来风险;校核计算得到的结果可能偏小,不经济,症结是地下水渗流带来的影响无法准确考虑。陈晓春高工还对中关村国际商城进行了实例分析。

3 地源热泵企业如何应对金融危机
    美意(中国)有限公司吴展豪总裁从人与自然的关系、金融危机中个人和企业如何从容应对以及美意(中国)有限公司应对金融危机的成功经验等方面做了精彩的报告。他指出,西方传统哲学认为人定胜天,但是一系列的天灾仿佛告诉大家:人,不一定能胜天。人类不能逆天而行,只能通过自身的努力、团结将损失降到最低。经历了种种灾难人们逐渐明白到:天灾不比人祸,刺激经济同时,各国也将可再生能源的使用列至经济发展的战略性地位。面对各种危机企业该如何自处?吴展豪总裁深刻地指出,唯有经历两次成长危机的企业才算得上是成熟的企业。面对危机,作为企业中的一员,特别要值得强调的是心态,危机不可怕,可怕的是没有一个正确应对危机的心态。面对各种危机个人无论何时何地都应保持一颗谦卑的心。面对经济危机,老板所承受的压力是难以想象的。负责任的老板选择将包袱背在身上,艰难前行,而留在工作岗位上的我们应怀着感恩的心对待工作。作为在国内较早从事水地源热泵行业的美意,在金融危机冲击下,依然保持良好的发展势头的原因是什么?吴展豪总裁指出了六点成功经验:
    A:越是金融危机越是体现出不可再生资源的稀缺,政府在稳定经济的同时更加重视水源、地源、水环热泵等节能减排的产品。这给水地源热泵市场注入了更大的动力;
    B:美意拥有先进的技术、在安吉有自己的生产基地;
    C:全国各地销售网点众多,拥有稳定的客户群体;
    D:最早在中国引入水地源热泵,行业经验丰富,专业度高;
    E:  最早提出“整体解决方案”,一直成为行业典范;
    F:不只是单纯的提供设备的厂家,还拥有专业的应用部门及机电设备公司,能够完整的从设计、设备提供、工程实施方面,为客户做一条龙服务到位,备受客户青睐。保证现有产品质量的同时,积极研发新产品,新推出三位一体机、E 系列整体水源热泵、C系列水源热泵螺杆机等全新产品,带给不同客户更多样化的选择。
    吴展豪总裁的讲话为企业从容应对金融危机提供了很值得借鉴的成功经验,博得了与会代表的广泛赞同。
    山东亚特尔集团王学清副总经理介绍了亚特尔集团在地源热泵方面的成功经验。如自主研发的地热换热器设计和模拟软件“地热之星”,使地热换热器的设计和施工从凭经验估算走向理论指导下的分析计算。岩土热物性测试仪,具有多种智能化的功能,使用方便,测试结果可靠,为地源热泵系统的设计和方案优化提供了实验依据,已在国内不同地质和气候条件下的许多工程现场得以应用,效果良好。高性能回填材料,增强埋管和周围岩土的换热,同时防止地面水通过钻孔向地下渗透,以保护地下水不受地表污染物的污染,并防止各个蓄水层之间的交叉污染。
    西亚特华亚冷暖工业(杭州)有限公司的大区经理郑青就地源热泵企业怎
样面对当前的金融危机做了发言。指出在经济危机的背景下,地源热泵企业要依靠国家对“节能减排”给予的各项优惠政策,并依靠和整合企业自身技术优势,采用新的热泵技术,“凤凰涅槃,再获新生”。
    上海富田空调冷冻设备有限公司技术部经理凌泓介绍了该公司开展工程以及该公司制作的喷淋式蒸发器在工程中应用的情况。蒸发器用喷淋方式的原因是机组的制冷剂用量比较少,而且回油比较少,还有一个冷媒再循环的技术——若在首次循环当中,制冷剂没有充分运用好,没有充分蒸发掉,会有一个重复性的蒸发过程。
    哈尔滨金涛科技股份有限公司于新科副总经理介绍了污水源热泵的情况。指出和工业用水相比,城市原生污水的特点是杂物比较多,治理这些杂物是运用污水源热泵的关键所在。污水源的分布和流量跟城市的发达程度是相关的,所以用城市原生污水作为热源是很好的选择。其中最关键的技术就是解决堵的问题。于新科副总经理介绍了宽流道专用换热器技术。采用污水源热泵供暖或制冷一定要用于大面积的建筑,小面积的建筑不适合做。
    际高建业公司陈凤君总经理提出要科学而理性的推动地源热泵行业发展,市场做大的前提是这个市场要能健康有序的发展,如果做不到这一点,这个市场就很难做大,甚至萎缩。任何技术都没有最好的,只有最合理,所以能不能选用地源热泵,一定要从技术、经济等方面综合考虑,理性对待,避免盲从。该做的功课一定要做,该深度了解的一定要下功夫。比如:该测试热物性参数的一定要测,而且方法不能错;该分析计算建筑物功能、负荷情况的一定要分析,不能拍脑袋;该预测运行情况的一定要预测,确保安全可靠。地源热泵系统的优势的确明显,一方面运行节能性好,另一方面可替代化石能源减少排放,但能不能把地源热泵系统做成节能系统的关键,不仅在于系统本身方案设计的合理,还要有合理的施工、运行以及与之匹配的输配系统及末端。尊重科学,深度掌握,认真实施是做好地源热泵的内因;政策支持、行业规范、标准控制是做好地源热泵的外因。内因与外因共同作用才能保障地源热泵市场健康、有序、快速发展。
    南京朗诗地产公司程洪涛总工从朗诗无锡地源热泵项目设计施工的流程出发,重点讲述了前期的水文地质勘察、岩土热响应测试分析以及热堆积问题的模拟与解决方案。首先,通过同位素人工示踪与天然示踪法确定地下水流速与渗流流向;然后通过现场岩土热响应实测的方法取得岩土热物性参数;最后通过“设计→模拟→校核→设计修正→再模拟”的流程来进行热堆积效应分析;采用增加地埋管数量、增加冷却塔等方法用来解决土壤热量堆积的问题。

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4 论坛工程参观环节
    8月29日,论坛与会代表冒雨参观了青岛千禧·国际村土壤源热泵项目和青岛奥帆中心海上剧场海水源热泵空调项目。这是青岛市应用地源热泵技术的两个非常有代表性的项目。
    4.1 青岛千禧·国际村土壤源热泵项目
    (注:相关资料和数据由WFI中国公司提供)
    青岛千禧·国际村组团三位于青岛市城阳区惜福镇空港路中段,占地面积约1700亩,是目前青岛市最大的高尚住宅项目,共17栋住宅楼,总建筑面积69000平方米,其中央空调采用土壤源热泵系统,空调主机全部采用WFI空调VKC080水-水机组。
    针对青岛千禧·国际村实际情况,采用地源热泵+冷却塔辅助冷源的方式,估算年可节省能源3615万KWh(度电),折合标准煤12936吨。按照每吨标准煤燃烧后排放二氧化硫17.87公斤,15.39公斤烟尘、炉灰等大气污染物,19.06公斤工业废弃物计算,该项目每年可减少二氧化硫排放量231176公斤,减少灰尘、炉灰、颗粒等大气污染物排放量199078公斤,减少工业废弃物排放量246554公斤。此项目可以说是真正做到了环境效益、社会效益和经济效益的“三统一”。
    青岛千禧·国际村空调系统夏季总冷负荷为3803kW,向外界总的排热量为4755kW;冬季总空调热负荷为2282kW,从外界吸热量为1825kW。空调系统夏季排热量为冬季吸热量的2.61倍,如果冬、夏季均利用土壤换热系统进行吸、排热,地下的吸、排热量严重不平衡,系统运行后,岩土温度将会逐年上升,从而影响空调系统的节能运行。鉴于此,本工程的室外埋管换热系统,按冬季吸热量设计,夏季排热量不足的部分采用冷却塔进行辅助排热。
    千禧·国际村组团三(共十七栋楼)的空调负荷由7个机房共同承担(其中6个土壤源热泵空调机房,1个冷却水换热机房),7个机房分别设置于各楼的地下室,不占用有效空间。6个土壤源热泵空调机房,分别为相应的地上建筑提供空调冷、热水,其位置分别设置于相应的楼号旁边。冷却水换热机房夏季为6个土壤源热泵空调机房提供辅助冷却水(即夏季土壤排热不足的部分,由冷却水换热机房承担,冷却水换热机房冬季不运行)。6个土壤换热系统分别设在各自的空调机房室外地下。
    室内外设计参数:
    室内、外空调计算干球温度:
    室内  夏季 26℃,冬季 18℃;室外  夏季 29℃, 冬季 -9℃。
    各机房空调负荷及所带楼号如表1:

 表1  千禧·国际村 组团三各机房空调负荷表

    机房A~F,夏季为空调系统制取7~12℃的冷水,冬季热媒为45~40℃的热水。机房A~F的空调主机采用WFI的土壤源热泵机组VKC080WR7;机房G内的板式换热器材质采用不锈钢316L,冷却塔采用超低噪声玻璃钢横流式冷却塔。机房G为冷却水换热机房,设计工况为:冷却塔至机房G板换的供、回水温为30~35℃(一次水温),从热泵机组水源侧的出水至板换的进、出水温为37~32℃(二次水温)。空调系统负荷侧冷,热水管管径大于或等于DN50的采用无缝钢管,小于DN50的采用焊接钢管,自来水管采用PP-R管。机房内空调冷.热水管均采用橡塑保温材料保温,保温厚度:大于或等于DN80的为35mm,小于DN80的为30mm。
    空调系统地源侧所有管线(室外)均采用高密度聚乙烯管,其中水平管线承压1.0MPa,竖直地埋管承压1.6MPa,室内的水源侧所有管线均采用无缝钢管。室外埋管的钻孔设计深度(82.7米), 比竖直埋管 (dn32)深1.2m;所有的U型管接口均在插入钻孔前必须进行严格检查,室外换热系统施工过程中应按《地源热泵系统工程技术规范》的要求进行多次试压,管线插入后应对孔洞进行回填, 以确保高密度聚乙烯管与土壤严密接触(不应有空气间隙),孔洞的上面6米内应用渗透率较小的泥浆回填, 以保证地下水层不被污染。

                 

图 1  青岛千禧·国际村外景

 图 2  青岛千禧·国际村土壤源热泵机房

    4.2 青岛奥帆中心奥运演艺大棚海水源热泵项目
    (注:相关资料和数据由美意(中国)有限公司吴展豪总裁提供)
    青岛奥帆中心奥运演艺大棚为全海景剧场,科技含量非常高,把水幕、喷泉、激光等高科技元素融入其中,将室内演出与室外实景相结合,文艺表演与体育展示相结合,歌舞表演与激光焰火相结合。观众置身天海之间。2009年8月7日,海上剧场正式亮相,开始全球首演,此后的演出将为常态,市民每晚都将欣赏到精彩纷呈的视听盛宴,这是目前国内唯一一处海景大型实景演出剧场。该项目地处奥帆中心测量大厅坝上,三面临海,是纪念奥运会举办一周年的综合演艺剧场,空调系统利用有利的地理优势,利用海水作为热泵机组的冷源和热源,主机采用水水螺杆式海水源热泵机组1台,海水通过板式换热器与乙二醇冷热媒进行热交换后作为热泵机组的冷热水源,冬夏季分别向建筑物空调系统供应热水和冷水,冬季利用市政热源作为备用。机组设置冷热源侧循环泵和负荷侧循环泵,定流量运行。负荷侧设置补水定压、软化装置。海水分别从堤坝的两侧进出,保证海水进口和出口温度互不影响。海水提升设备(潜水泵)采取水上井架方案,优点为:1、采用井架式方案安装固定深水潜水泵,比潜水员水下作业施工造价低,可节省一定工程款以及较多的后续潜水维护费。2、深水潜水泵每年正常检修和保养时需将其提上水面1-2次,潜水作业方案受天气等因素影响较大,同时也难以解决突发事件时的抢修问题,而水上操作方案可以解决这些问题。3、改用井架提升水面操作,也将有效缩短工期,提高工效。青岛奥帆中心奥运演艺大棚空调基本参数如表2。

表2  青岛奥帆中心奥运演艺大棚空调基本参数

 

 设备配置
     (1)主机:美意涡旋压缩机组MWH180CB,一台
 制冷工质R22,制冷量633KW、输入功率112kw;制热量693kw、输入功率158kw。
     (2)附属设备:
 钛板海水-乙二醇换热器:BRW30型,流量80m3 换热器320KW,板片材质:含量98%以上的钛板,二台;
 组合式空调机组:开利39GI24,8台,每台风24000m3/h,冷量141.5KW,水量24m3/h;
 暗装风机盘管:美意MFC102HB,2台;美意MFC68HB,4台;美意MFC136,10台。
 吊顶超薄机组:开利DFP3,3台。

 

  图3  青岛奥帆中心奥运演艺大棚

图4  青岛奥帆中心奥运演艺大棚海水源热泵机房

5 论坛总结
    地源热泵技术在中国的推广应用,具有极为显著的经济和社会效益,对节能减排和建设资源节约型、环境友好型社会的意义重大。但是笔者认为,中国地源热泵技术目前还处于初级阶段,不论从技术还是市场都不是很成熟,因此有巨大的发展空间。
    中国建筑学会暖通空调分会名誉理事长、中国建筑科学研究院顾问总工、我国暖通空调行业德高望重的老前辈吴元炜教授在论坛的总结发言中对本次论坛给予了充分肯定。吴老精辟地指出:第一、本次论坛具有一定的层次,谈及的问题到达了国家可持续发展和应对气候变化的高度。第二、本次论坛体现了求实精神,企业讲的东西,不是广告词,都是在实际当中积累的,比如怎样做好事情,要注意什么等等,很值得大家去深入理解。吴老对本次会议的组织工作给予高度评价,认为本次论坛内容丰富、大家都是综合起来看问题、谈问题的,很有特色。
    在28日晚上举行的《地源热泵》杂志创刊三周年答谢晚宴上,多家企业的老总都对笔者表示,这次论坛开得非常有价值、很成功,收获很大,下次即使一年办一次也会积极来参加。总之,这次论坛非常成功,很有特色、内容丰富、很有价值,对于我国地源热泵行业的健康发展具有很强的指导意义。建议以后每年举办一次这样的论坛,成为中国地源热泵行业重要的信息共享平台和经验交流的窗口,为中国地源热泵的科学发展做出更大的贡献。

作者简介:
    吴延鹏,北京科技大学土木与环境工程学院教师、工学博士,《地源热泵》等杂志编委,北京制冷学会青年工作委员会委员,中国建筑学会建筑技术专业委员会委员。电话:010-89823666  传真:010-82385795
    E-mail: wuyanpeng@tsinghua.org.cn

 
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