王谦:从“地上”看“地下”地热能网_地源热泵网_水源热泵网_干热岩_地热供暖_地热发电顾问编委名单地热能网_地源热泵网_水源热泵网_干热岩_地热供暖_地热发电地热能资讯地热能网_地源热泵网_水源热泵网_干热岩_地热供暖_地热发电地热能网_地源热泵网_水源热泵网_地热供暖

近年来，在陕西、甘肃、青海、内蒙古、宁夏等西北各省，地源热泵的应用都有了突飞猛进的发展。日前，记者采访了中国建筑西北设计研究院有限公司暖通设计所副总工程师、西安制冷学会理事长王谦，常年工作在西北地区暖通行业一线的他对当地地源热泵的应用和发展有不少切身的体会和独到的认识。

从“地上”看“地下”

——访中国建筑西北设计研究院有限公司暖通设计所副总工程师
西安制冷学会理事长-王谦

对于地源热泵这些年在西北地区的发展情况，作为西北院暖通所的副总工程师、西安制冷学会的负责人，王谦的体会相当深刻。在十年前，对于绝大多数人来说，地源热泵还是一个相当陌生的词汇；然而在十年后的今天，建设方主动要求采用地源热泵系统的工程项目比比皆是。随着节能减排理念的深入人心，这种利用可再生能源的系统得以大规模应用，正是反映出了全民意识的转变和提升。

当然，地源热泵系统，并非任何时候、任何场所、任何情况下都适合应用和节能。在采访中，王谦所反复强调的，就是要因时因地制宜，实事求是，注重可持续发展。地源热泵节能，并不是一个噱头，在工程中应用地源热泵技术，不应该是为了争取示范项目的荣誉，或是政策性资金补贴的实惠，而应该是为了能够实现节约能源，这，才是推广它的真正意义。

因地制宜

王谦告诉记者，陕西省以秦岭为分割，气象条件复杂，南北部地区温差较大，降水量不同，这些气候和地质情况都决定了要因地制宜，在不同的区域根据具体情况采用不同的热泵系统。陕西省总体来说地下水资源丰富，河流众多，自古就有“八水绕长安”的说法，在这里推广水源热泵自然是拥有得天独厚的条件，尤其是在陕南地区，地下水地源热泵应用情况良好；而对于一些地下水和地表水资源相对比较缺乏的城市，可以致力于开发城市污水、中水、工业废水等，这些低品位的水可以作为地表水地源热泵的“源”；此外，如果场地面积允许，地埋管式地源热泵也是不错的选择，这是一种在国内外都有大量成功案例的热泵系统，在关中地区，地埋管地源热泵就得到了较广泛的应用，并取得了良好的效果。

所以，要使用地源热泵系统，首先要关注的就是当地的水文地质条件和资源条件，以及建筑物的能耗特点和实际用能需求。应该从科学、发展的观点出发，科学客观地研判是否采用地源热泵系统和采用何种形式的地源热泵系统。王谦为记者举例说，比如历史古迹的陕西法门寺博物馆，远离市区，燃气输送不便，而电网设施完备，电力输送方便；此外，由于法门寺是游览区域，对地面景致的要求较高，锅炉、冷却塔这些设备将对整个旅游景致造成破坏。恰好寺庙周围空旷，有足够的面积埋管，在这种情况下，采用地埋管地源热泵就非常适宜。同类的还有汉阳陵地下博物馆，采用了地下水地源热泵技术。都取得了良好的效果。正是由于陕西文物古迹多，地下建筑多，对地面景观要求高，而项目周围往往又具备足够的土地资源，因此，也为地源热泵技术提供了应用条件。

当然，并不是所有的项目都适合应用地源热泵。西安市某大学地质大厦项目就证实了这一点。当时，建设方在既没有地质勘查和测试报告，又没有对该建筑的能耗特点进行分析的情况下提出应用埋管式地源热泵技术，并计划申报可再生能源示范项目。之后，在邀请专家进行方案论证时，经现场实地考察发现，该大厦周围总体管线复杂、密布，空间狭窄，没有足够的场地资源；此外，由于建筑物的使用性质，作为一座院校的科研楼，其内部人员工作时间并不固定，用能的随意性很大，这种使用特点不适合集中系统采用，而是更适应采用灵活分散的系统。最后，校方听取了专家组的建议，放弃了采用地源热泵系统的最初设想。

所以说，没有最好的系统，只有最适宜的系统。地源热泵是否可以应用，以及应用哪种形式的地源热泵，都是要根据实际情况因地制宜的。

“源”是根本

作为一名暖通专家，在记者看来，应该是对系统的“地上”部分更为强调和重视，然而让记者意外的是，王谦特别关注的是地源热泵的“源”。在他看来，“源”是系统运行成功的根本，“源”的质和量直接决定了系统的成败。比如以地下水水源热泵为例，具体说来，“质”就是地下水的理化指标和参数，“量”就是单口井在单位时间的出水量，这些指标直接决定了能否采用这项技术以及系统运行的效率。

地源热泵系统由地热能交换系统、热泵机组和建筑物内系统组成。后两个系统即便再成熟再完善，如果“源”满足不了工程的需求，整个系统运行就无从谈起。实际上，在《地源热泵系统工程技术规范》中明确规定，地源热泵系统方案设计前，要对浅层地热能资源进行勘察。但事实上，是这一重要环节在实际工程中却往往被忽视。谈到此，王谦不无遗憾。他说，以建筑工程为例，在设计之前，必须要对场地浅层地热能资源进行勘察，对于勘察报告的重要性，整个建筑行业都有明确的认知。没有哪家设计单位和施工单位会在没有地勘报告的情况下设计和施工，因为一旦出现问题，就很可能对这个工程质量造成影响，后果非常严重。但是，在应用地源热泵系统时，地质勘查这一环节却得不到应有的重视。在很多地区，审查的程序不严格、不完善，甚至出现了本末倒置的情况。所谓本末倒置，就是按照规定，应该先有勘察报告，据此论证，而后确定设计方案；结果常常是先确定了系统的设计方案，再按照方案“反提”对地源的技术要求，实则就是根本没有进行必要的勘察，这种情况将可能导致非常严重的后果，甚至会造成整个系统的失效。

王谦尤其提醒，不要想当然地使用热泵系统，一定要经过科学勘察。他告诉记者，曾经有一位业主由于看到某个水源热泵项目节能效果显著，就提出在其所在地——四川某市的一个项目中也采用该系统。业主一再强调，该地区河流很多，地下水资源必定非常丰富，并请当地的设计院完成了热泵机机房和建筑物内系统的设计。后在邀请专家审查图纸时发现，设计仅对地热能交换系统提出技术要求，并无勘察依据。最后在专家反复建议下，业主“极不情愿”地请专业公司进行了场地勘察，结果发现，项目所在的地域地下水资源不足，根本无法支撑水源热泵系统。此时甲方才暗自庆幸，幸亏及时勘测，否则工程一旦开工，损失非常巨大。这个事例说明，科学勘察，以“源”为本，才是推广地源热泵技术应用的正确方式。

“所以，一定要先了解源的情况然后再做项目，而不是相反，为了使用地源热泵而强行上马，这是非常不科学的。”此外王谦还表示，现有的《地源热泵系统工程技术规范》作为地源热泵系统工程的专业性全国通用技术规范，对地源热泵系统的设计、施工和验收进行了规范。但是，该规范相对而言更偏重于对系统的要求，建议对资源方面的相关规定，还需要进一步的完备和深入。

可持续发展

可持续发展，这是采访中王谦谈到最多的词汇。从前些年地源热泵作为一个新生事物，很多人并不接受，到如今大家争相使用，大量的地源热泵项目快速上马。这个过程既让王谦感到欣喜，同时也让他有一丝担忧。这种忧虑，一方面来源于前文所述的，一些项目上马盲目，缺乏科学依据；另一方面则来源于，他担心大量的不规范地利用地下水资源，并且不能保证正确的回灌，将会对地下水文和地质结构造成影响，甚至是破坏，同时殃及空调系统安全的可持续的使用。

目前国内很多城市都有水务部门对地下水的使用进行监管，比如说西安市在二环之内地下水地源热泵项目的立项审批就相当严格，这是值得肯定的。但是对于地下水的回灌问题，很多地方都存在监管不到位的现象。

关于地下水水源热泵的使用，《地源热泵系统工程技术规范》明确规定，必须采取可靠回灌措施，确保地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成污染及浪费。这是规范的强制性规定，要求实现100%回灌。然而很多工程的实际情况却几乎是与规范的要求背道而驰。可以说，国内地下水源热泵工程中，存在回灌不充分问题的十有七八。王谦分析说，之所以会产生回灌不充分的问题，主要有几个方面的原因。一方面是回灌技术还需要进一步完善，一些工程的施工队伍水平不高，成井工艺和技术有缺陷导致达不到回灌要求；另一方面是地质情况决定了一些工程回灌难度很大，比如一些细沙土的渗透性比较差，回灌困难，加上缺乏科学正确的运行管理。而最为重要的，其实还是相关的监管审查机制不够严格。所以，要科学合理地开发利用资源，就必须加强前期审核和后期监管。对于那些不能达到充分回灌的工程，要有严格的处罚机制。否则地下水资源大规模使用，又不能充分回灌，将对当地的地质状况造成严重破坏，甚至会导致地面出现塌陷，给人类的生产生活带来危害。

而对于埋管式地源热泵项目，相关的监管就更为粗放了。众所周知，地热资源是可再生资源，因此，一般意义上讲，地埋管地源热泵基本上不会对地热资源造成破坏，这也是埋管式地源热泵系统得以大规模推广的原因。但是，如果项目没有科学布局，合理使用，也很容易造成系统运行效率越来越低。王谦说，采用地埋管地源热泵系统，热响应、干扰测试以及建筑体的全年能耗分析都是不可缺少的重要内容。此外，如果地下热能交换系统不能做到基本保证冬、夏季的能量平衡，就更可能导致地下土壤温度场的持续变化，从而影响到系统运行效率降低，最终不但没有节能，反而浪费了能源。

总体上说，大地不是单纯的封闭的一个控制体，不仅能够传热、导热，还能通过对流交换热量。因此，采用地源热泵系统并不要求完全保证冬夏的平衡，但是基本上要保持平衡。也就是说，不能破坏大地的承载力，这才能实现系统的可持续发展。

“地上”与“地下”的配合

一个成功的地源热泵系统，其实需要的是“地上”与“地下”的完美配合。对暖通设计师来说，空调末端就是地源热泵系统最直接的用户，所以就更要对整个系统，特别是地下换热部分有整体的认识与把控。谈到此，王谦告诉记者，要上马一个项目，作为一个合格的设计师，要做到综合考虑多方面的因素。首先，就是要遵守当地的政策、法规，比如对地下水地源热泵系统的使用，就应严格执行当地水务局的相关规定，不得随意使用地下水资源。第二，要看工程所在区域的资源条件，也就是前文所述的，“源”是系统运行的根本。王谦说，一般来讲，在地埋管热泵工程中，热响应实验、干扰试验都特别重要，对于这些数据，暖通设计师一定也要了然于胸。对于地下水源热泵，则应该对地下水的质量有详细的了解。第三则是要进行经济技术比较，地源热泵前期投入相对较大，要看甲方的经济条件是否允许。此外，地埋管地源热泵需要占用较大地面场地，这些资源类问题都需要综合考量。

王谦说，暖通空调行业发展多年，机械制冷技术非常成熟，使用十几年到几十年还仍然服役的系统比比皆是。空调的末端系统随着建筑功能的改变而改造变化也没有多大问题，所以，就更要关注地下系统的运行。目前有些地源热泵系统运行效率逐渐变差，很大原因就在于对地下情况没有足够了解，或者是资源不足；或者是选址布井不合理；或者是施工过程中出现了问题，日后系统管理不善，这些都直接影响到了整个系统。所以说，“地上”要知道“地下”的事。

当然，配合不仅仅是体现在了解和关注上，更为重要的是，要根据实际情况互相配合调整系统的设计，以达到效益的最大化。陕西宾馆项目就是一个很好的例子。根据该地域的资源特点，这一项目选择了地下水水源热泵技术，考虑到宾馆对卫生热水的需求，同时采用了热泵机组的部分冷凝热回收技术。在夏季通过冷凝热回收加热的热水可以基本满足整个宾馆的卫生热水。由于进行了冷凝热的回收同时也减少井水的循环量，减轻地下换热系统取水、回灌的负担，有效地减少了运行费用。该项目是采用地下水地源热泵的同时又应用了冷凝热回收技术的典型案例。该系统应用后，运行良好，取得了显著的经济效益和社会效益。当然，王谦告诉记者，这项综合技术得以实施的关键在于，由于宾馆建筑的用能特性，夏季也有对热能的需求。因此可以说，正是由于地上与地下的配合，综合技术的应用，使系统实现了节能的最大化。

除此之外，在很多大型建筑的供热和空调项目中，都可以考虑使用复合冷热源技术。因为如果整个工程过大，完全采用单种技术不一定适宜。有时地源热泵与传统技术相结合能达到更好的效果，系统的可靠性和资源的可持续性也得以保证。

另外，在一些使用峰谷电价的城市，在高峰电价时冬季使用地源热泵的制热并非比燃气锅炉经济。那么在这种情况下就可以使用地源热泵与传统技术相结合。总的说来，地源热泵并非在任何条件下都是节能的、省钱的，所以要根据条件，客观的、实事求是的科学应用。这才是推广应用地源热泵的科学发展之路。

专家简介：

王谦，男，1962年12月出生，毕业于西安建筑科技大学暖通专业。1985年7月至今工作于中国建筑西北设计研究院有限公司，现任暖通设计所副总工程师，任西安制冷学会理事长。参编了国家建筑标准设计图集 06K301-2《空调系统热回收装置选用与安装》、《实用供热空调设计手册》、全国民用建筑工程设计技术规范《暖通空调.动力》2009、《民用建筑供热通风与空气调节设计规范》等多部规范。由他担任专业负责人的中国杨凌国际会议展览中心项目获得第十次全国优秀工程设计银奖、西安高新技术开发区火炬创业园项目获得陕西省第十三次优秀工程设计二等奖、陕西宾馆10号楼及餐厅获得陕西省第十九次优秀工程设计评选三等奖。 (文/《地源热泵》特约记者于秋)

责编：丹青

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