地源热泵让建筑冷暖 “自制”

不久前，北京大兴国际机场地源热泵工程一号能源站开始运行，为大兴机场热源中心和人防安全中心提供冷却。这也标志着中国最大的多能源互补地源热泵系统项目的制冷运行启动，也是大兴机场首个区域制冷设施的启用。

据测算，大兴机场地源热泵系统每年可提取56.36万吉焦浅层地热能，实现大兴机场公共区域近250万平方米办公空间的供热和供冷，节约天然气17355.89立方米，相当于21078吨标准煤，减少碳排放15800多吨。

目前，地源热泵已逐渐成为建筑能源的首选解决方案。《中国科学报》在最近于北京举行的第11届中国国际地源热泵产业高层论坛上了解到，合理使用高效地源热泵技术进行建筑供暖和制冷，在碳排放或能效方面将优于其他形式，对建筑节能具有重要意义。

已经在世界上领先了。

地源热泵是一种通过向浅层地能输入少量高品位能量(如电能)将低品位热能转化为高品位热能的装置。记者从会上了解到，中国地源热泵装机容量多年来一直位居世界第一，地源热泵产业从研发到应用一直走在世界前列。

“随着地源热泵行业的快速发展，中国在国际地热开发利用领域的话语权日益增强。”中国工程院院士曹耀峰给出了一组数据——到2017年底，中国地源热泵装机容量将达到2万兆瓦，利用浅层地热能相当于每年1900多万吨标准煤，实现供热(供冷)建筑面积5亿多平方米。

中国地源热泵产业联盟主席、《地源热泵》杂志总编辑方指出，中国从开始向欧美国家学习到现在已经进入了地源热泵快速发展的阶段，已经有了一些自主创新。2015年，中国地热利用、地源热泵装机容量和能源利用将居世界首位。

事实上，在20世纪80年代，中国的一些大学和科研机构开始对地源热泵技术进行专项研究，并派学者到美国、瑞典、德国等地进行研究和考察。1995年，地源热泵技术被应用于中国北方的一些地区，用于工业和民用建筑的冬季供暖和夏季制冷。进入21世纪以来，地源热泵得到了广泛的应用，我国地源热泵产业也呈现出高速发展的趋势。

方认为，地源热泵技术之所以能够在短时间内领先，主要有三个原因。首先，地源热泵技术更加注重环境保护，适应了当前经济社会发展的新趋势。第二，*为地源热泵产业的发展提供了政策支持。第三，联盟巩固了行业的实力，形成了推动应用和推广的合力。

据了解，目前，我国地源热泵企业的数量已经从几个增加到几千家，应用范围已经从北京、沈阳等试点城市扩展到天津、河北、辽宁、江苏、上海等多个省市。从装机容量来看，全国地源热泵从1995年的0.8兆瓦增加到2017年的2万兆瓦，增加了2.5万倍。从装机容量在全球总量中所占的比例来看，它已从1995年的0.04%上升到2015年的23.61%，预计到2020年将进一步上升到50%左右。

为绿色建筑注入能量

近年来，地源热泵技术对建筑节能的贡献尤为突出。“绿色建筑的根本问题是解决能源和环境问题，可持续性是绿色建筑的最终目标。”当代房地产集团副总裁兼首席技术官陈印表示:“超过70%的建筑能耗是以热能的形式存在的。如果高效的地源热泵能合理地用于建筑供暖，热泵对建筑节能将具有重要意义。”

中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究所所长许巍认为，“热泵+蓄能供热”技术为供热系统供应侧的灵活性提供了技术支持，同时实现了清洁供热和缓解电力负荷峰谷差的“双赢”。他说，电热泵在清洁供暖方面有很大的潜力。它可以有效地将热泵和储能模块的优势结合起来，构建一个适合未来建筑的智能能源供暖和制冷系统。

地热能是一种可再生能源，在使用过程中可以随时再生利用，在使用过程中不产生任何废弃物，而地源热泵机组不消耗或污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，不需要堆放燃料废弃物的场地，环保效益显著。

据估计，如果16万平方米的供暖系统采用“地源热泵+冰蓄冷”技术，在每个供暖季节可从地下土壤中提取约1200万千瓦小时的热量，相当于1500吨标准煤，可减少二氧化碳1320吨，二氧化硫和氮氧化物70吨，粉尘15吨。

作为一家已经培育绿色建筑多年的房地产公司，地源热泵是当代购房者建筑节能的首选解决方案。陈印表示，地源热泵集*热(制冷)具有一定的节能优势。由于地下温度场稳定，地源热泵机组具有较高的能效比。此外，低温辐射末端系统(小温差传热)的应用也可以降低冷凝压力，进一步提高系统的能效。他还说，由于地下岩石和土壤的能量储存效应，在季节变化期间可以获得*能量。

此外，地源热泵还可以大大降低空调的能耗。根据行业专业人员的测量，表面温度全年保持在10~20℃的适当范围内。在恒温条件下，其年制冷量和制热输出(容量)相对稳定，没有“逆向”效应，空调系统运行中所用的能耗将大大降低。

中石化新兴石油公司地热开发专家周总瑛教授表示，熊安新区下一步将建设多能源互补的清洁能源供应系统。采用“地热+”功能模式，以中深层地热供暖为基本热源，浅层地热热泵、中水余热、余热发电余热为辅助热源，燃气锅炉为辅助热源，供热安全保障。

此外，与会者表示，通过不断创新和综合应用地源热泵技术、地热梯级利用技术、余热利用技术等多种技术，可以为建筑供暖提供更有针对性、更及时的解决方案。

问题出现在“快速移动”下

近年来，我国地源热泵产业发展迅速，各地区出台了相应的产业扶持政策。然而，“快速发展”的发展势头也存在一些问题。

曹耀峰坦言，地源热泵产品同质化竞争、监管不严、标准整体滞后等问题虽然已经开始，但人才培养跟不上当前发展形势，都制约着行业的健康发展。

他还表示，如何规范和管理地热产业，需要在标准制定、产品购销、技术服务和人才培养等方面与行业内的专家、企业、科研院所、高等院校等机构加强合作和交流，共同促进地热产业的持续健康发展。

此外，“地源热泵系统能否长期稳定运行仍是一个有争议的问题。”陈印说，“地源热泵系统的稳定运行取决于对地下温度场变化的准确检测。国内大多数房地产项目缺乏有效的手段来解决这一问题，需要进一步改进和完善。”

中国地质调查局浅层地热能研究与推广中心主任、北京地矿局能源司司长李宁波表示，地热能开发应根据当地条件、时间和情况进行。农村煤炭改革、城市旧改革和新建设领域在应用场景上更加复杂和困难。因此，有必要克服困难，加大研发投入。

国家能源局地热能专业标准化技术委员会秘书处首席专家赵凤年指出，为了实现地热能的可持续开发利用，还需要制定全行业统一的《地热能开发技术导则》，确保在该导则的指导下发展地热能，促进我国地热能的优质发展。