地源热泵在中国的适宜性评价

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中国地源热泵在过去的10年里迅速发展， 到2010年底已达到1.8亿建筑平方米的应用，几乎是每年近30% 的发展速度，一年的总量基本上相当于发达国家的总和。如此快的发展速度也带来了一些问题。面对日益严峻的能耗环境，国家加大力度扶持和鼓励可再生能源技术的应用和推广，也正是在此背景下，地源热泵在今后应如何发展，是否各个地区都可以推广就成为了业界研究的方向。对此，中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟针对地源热泵在中国的适宜性研究成果进行了阐述。
 
　　一、地源热泵适宜性问题的提出
　　徐伟介绍，欧美国家的地源热泵主要用在小型房间、单体HOUSE、阳光房，很少用在大型公共建筑上，中国的地源热泵则用在火车站、体育场、展览馆、影剧院等高密度高强度的地方，特别是中国正处在高铁快速建设的时候，很多高铁的起始站和终点站都在应用。比如武汉站，即将运行的京沪高铁沿线，一些大剧院也都在应用。在很多大型建筑上都大规模地应用，在中国这么大面积推广过程中，特别是在政府鼓励政策和财政补贴的情况下，怎么才能将地源热泵技术应用好，这项研究工作在过去5年是国家“十一五”重大科技支撑清华课程课题中水源地源热泵高效应用关联技术研究与示范中的一部分。参与完成该课题研究的有5家单位，中国建筑科学研究院、中国地质科学院水文地质环境研究所、哈尔滨工业大学、重庆大学和中国最早生产地源热泵的山东富尔达空调设备有限公司，还有将近20家系统经营商等开发公司企业共同参与，完成了中国地源热泵适宜性评价的标准。
 
　　适宜性研究按照中国目前的发展来讲，分为土壤源热泵、地表水源热泵、地下水源热泵、污水源热泵四大类。徐伟院长以目前在中国应用较多的土壤源热泵为例，详细介绍了适宜性研究结果。
 
二、各类型热泵的适宜性研究
 
　　做适宜性研究要考虑两大条件，资源性条件和系统性条件，分别有相关的指标，根据中国的建筑类型分为办公建筑和居住建筑典型两类。土壤源热泵系统又分单一系统和复合系统。单一型土壤源热泵系统岩土体的资源条件，最主要的指标是看土壤平均，系统条件则包括节能、经济性、环保性和平衡性也就是冷热的取舍问题。
 
　　如果我们对各地区的办公建筑进行分析和比较发现有一个适宜区、较适宜区、一般适宜区和不适宜区。我国现在应用地源热泵，并没有做过大面积的适宜性研究。土壤源热泵适宜区集中在黄河到华北地一带，较适宜区在长城气候区，严寒、寒冷过渡区一带；夏热冬冷的长江流域沿线一带是一般适宜区，华南是不适宜区。这一个结果和现在很多的应用有巨大的反差。
 
　　复合式土壤源热泵系统是指冬天用锅炉补充，夏天要冷却塔补充，夏热冬冷地区应用复合型的案例较多。由于居住建筑的复合特征和公共建筑差别很大，适宜区是在黄河中下游一直到华北的寒冷地区，东北、西北、华北就不适宜了；夏热冬冷地区是适宜区，广东、广西、海南、福建是不适宜区。根据这些研究结果来看政府推广地源热泵的政策是有重要意义的。
 
　　地下水热泵的适宜性最大的指标取决于水文地质，就是地下水资源条件。中国地质科学院水文地质环境研究所在这方面做了非常深刻的研究，把他们的研究结果和热泵系统结合在一起，考虑复水性、水温、矿化度、地形地貌微观条件，以及人口密度、人均TTP、年降雨量等因素来共同分析。根据这些条件，夏热冬冷地区水资源丰富是适宜区，北方地区水资源条件不充分不适合应用地下水热泵。
 
　　海水源热泵的适宜性和现在推广范围也有一定出入。中国的海岸线很长，但是真正适合于用海水做的工程其实也不多。像渤海地区是不太适合的，是一般性适宜区，黄海地区是适宜区，大连不是最佳适宜区，是较适宜区。这个结果可能和现有的许多的大家在推广过程中的想法理念有些区别。
 
　　污水源热泵在中国发展很快，城市有很多污水处理厂，处理后的污水利用方法类似，但不完全治标，适宜区和土壤源热泵系统的基本上类似，结论是差不多的。
 
三、适宜性研究的意义
　　根据以上研究成果，徐伟院长认为，适宜区的分区可以为各地方政府制定地源热泵区域发展规划提供正确有利的指导。不管哪个类型的地源热泵，仍然要做到因地制宜，高效、经济、保障安全出发的原则。以上结论针对的是大比例大规模的小区，城市级或区域级的评价可以依据这个方法展开。具体到某一个项目的适宜性要以区域性的评价分离为指导，同时也要考虑项目的具体特点。一般情况下，区域性的不适宜是普遍性的，我们的研究成果不代表某一个项目是不是适宜，也许还有别的特点，这就是普遍性和特殊性的区别。