地源热泵系统应用存在问题及对策

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为什么地源热泵在中国会有如此大的发展，分析其中的原因，有以下几点：
    首先是由供热供冷的巨大需求决定的。中国960万平方公里的国土面积从北到南共有五个气候区，有五分之三的地区都需要冬季供暖，目前供暖在发达的长江流域是一个刚性需求， 我们只能积极应对，且尽可能其发展速度控制在一个合理的范围内。
    其次，我国气候带的多样性决定了地源热泵发展的多种形式，须根据不同气候带因地制宜采用不同形式的地源热泵。针对我国地源热泵发展情况，我总结了十六个字：技术先导，行业推进，政府引导，市场选择。
    1. 技术先导。在中国大力推广热泵技术并不是盲目的。首先我们在技术上做了大量基础工作，逐渐建立技术体系、标准体系和人才队伍，有了这些基础的建立，才保证了可再生能源从项目示范顺利过渡到城市示范。
    2. 行业推进。像全国地源热泵委员会主办的走进城市地源热泵技术高层论坛就属于一个行业推进会，建设行业、工程与地质行业等都在积极推动。
     3. 政府引导。自2006年起，国家不断出台鼓励措施，政策上的支持至今已持续了五年。一个国家在五年内持续推广一项技术，这样的举措在世界范围内也是具有影响力的，像中国这样大力推动地源热泵技术应用的国家并不多。前不久，亚太地区热泵交流会在日本召开，作为同行间的交流，我在国际会议上介绍了中国地源热泵发展的国家引导政策，其他国家的同行们都很羡慕。
     4. 市场选择。在地源热泵技术的应用中，尽管政府的推广有很强的力度，有技术的先导，有行业的推进，但最终还是需要市场选择，没有市场而仅仅靠政府、专家、行业组织的力量是不够的，所以中国地源热泵的推广应用最终要由市场决定。
    下面，我将就地源热泵推广中遇到阻力的原因进行分析。据IEA/HPP报告指出，像美国、瑞典、德国以及日本在推广中存在的最大障碍是成本高。而投资成本就中国地源热泵发展而言却非最主要的矛盾。我们用初投资进行分析，以利用地壤源热泵为例：地源热泵项目近5年来的初投资成本并无太大变化，单位面积的投资成本基本还维持在300到400元。像这样的价格在国际上几乎是不可能的。在中国为什么会这样呢？分析原因，一是应用规模越做越大，规模效应已经出现。二是设备的效率提高了，过去遇到岩石层以后，打孔就非常困难了，但现在有了专门在岩石层中钻孔的机器，打起来很快。国内大部分企业一般不会用上百万的专用钻机，一些大企业即使有，通常也不会在大规模地使用，而是使用较便宜的三角钻机，它成本低，但带来的污染较高，这一点我们应该清醒地认识到，因此我们与国外总体水平相比，还存在一定差距。
     接下来，再对地源热泵应用推广中的主要问题进行分析，希望能引起大家的重视。
     一是行业发展太快，随之而来的问题不能很快得到解决。虽然目前地源热泵还是一个小行业，或者说是一种新技术，但是它在发展中所出现的负效应我们不能忽视。
    二是很多具体的技术方面的问题需要解决。首先是地下水回灌问题，这里既存在技术因素，也有相关部门的管理因素，要解决这个问题就需要技术和管理共同抓。在地源热泵技术的标准规范上对回灌这方面要求得非常严格，必须百分百回灌到同层。而能否实现百分百回灌，我认为首先要强调的是适应性，即项目是否适合应用地下水，如果先天就不适宜，那后期如何加强管理、如何严格限制、采取怎样的措施也解决不了问题。另外，国内能真正掌握回灌等先进的设计、施工核心技术的人并不多，而涉足这项工作的人目前却没有门槛。比如打孔，任何一个打井队自己就可以干，但他们不会考虑回灌，更不去考虑对建筑物沉降的影响、对地下水温会不会带来变化等问题。现在各个省市的很多水文地质部门也在加强这方面的监测，监测回灌以后排水侧的温度对整个地区地下水质有没有影响等，这些问题都是影响地下水源热泵发展的主要因素。目前由于回灌问题是一个普遍存在的重要问题，已经引起了政府部门和行业内高度重视，各个省市也出台了相当严厉的监管措施，甚至是限制措施。比如说上海和江苏就明确规定不允许使用地下水。回灌问题不能很好地解决，会造成越来越多的地区对地下水源热泵进行限制。但并非回灌问题不能解决，像德国和荷兰在地下水回灌技术上就是世界领先的。
    下面谈谈土壤源热泵，
    这是在中国热泵产业中发展最快、普及率最高的一种形式，因为它受条件限制很少。发展土壤源热泵的难点主要集中在热响应实验和冷热平衡问题。关于热响应实验，2009年在《地源热泵系统工程技术规范》的修订中对其进行了规定，要求应用面积5000平方米以上是必须要做热响应实验， 5000平方米以下可以用一些常规的估算方法计算，但是目前土壤源热泵的工程中真正能按照规范去做的并不多。在欧美等国，土壤源热泵一般以商业建筑和单体住宅项目为主，如用于商业建筑上必须做热响应试验，如是单体住宅一般不做。另外，还有是冷热平衡的问题，由于有些地方的项目粗放设计，不做全年负荷计算，也不做全年释热量和吸热量的平衡计算，造成很多项目在运行两三年后就开始出现问题。
    关于地表水源热泵，
    目前最关键的问题是在经济性上，即如何用最少的成本实现最大的能效。还有污水源，虽然现在采用污水的工程案例越来越多，但是原生污水是否具有长期的稳定性、可靠性，谁也不能保证。根据日本的经验，原生污水在长期稳定性上仍然存在不确定因素，但中水的稳定性就相对要好得多。
     此外，还有一个问题需要引起注意，这就是我们关注的焦点应该从热泵机组的能效上转移到系统性能系数上，强调系统的优化设计。而对于热泵系统的评价，目前我国《可再生能源建筑应用评价标准》正在起草中，制订这个标准的意义就在于：要正确地评价地源热泵，                   首先要保证评价的方法是统一的，如果方法不统一，就不可能得到正确的结论；第二，确定评价指标，能效比的数据得出后，无论是2、3  还是4，到底哪个好，要有一个确定值，不但要有统一的指标体系，还要有确定的指标数值，只有通过正确的评价，才能让行业内外真正正确认识地源热泵。
     目前，中国地源热泵技术的应用已经站在了一个新的起点上，要保证它健康科学的发展，需要通过各方的共同努力，我们必须对其正确认识、正确理解、正确使用。