楊衛(wèi)波：地源熱泵的探尋者——專訪揚州大學能源與動力工程學院副教授楊衛(wèi)波

文/余 明

人物簡介：

楊衛(wèi)波，揚州大學能源與動力工程學院建筑環(huán)境與設備工程系副主任，工學博士，博士后，副教授，中國制冷學會高級會員，江蘇省工程熱能物理學會理事。長期致力于地源熱泵利用方面的理論研究與工程應用，研究方向涉及地熱能利用與太陽能熱利用中的傳熱傳質問題及熱泵節(jié)能技術，在地源熱泵研究上享有很高的學術聲譽。

PEOPLE

采訪楊衛(wèi)波老師的那天是在一個下午。我們來到揚州大學已經(jīng)是夕陽西下。

初見楊衛(wèi)波，筆者對他的第一映像是溫文儒雅。傍晚時的辦公室略顯得有些安靜，夾雜著下課時的嘈雜聲混合出校園獨有的氣氛。在這樣的氛圍中，我們聽他聊起了地源熱泵

一尋 中外地源熱泵的差異

國家“十二五”規(guī)劃期間，地熱能應用作為重點的能源結構在進行推廣。由于地源熱泵具有高效節(jié)能以及可再生性等特點，得到國家的大力推廣和廣泛應用。2009年，揚州市場上地源熱泵的使用逐漸增多，地源熱泵市場得到較快發(fā)展。2010年，揚州被評為全國第2批可再生能源應用示范城市，得到國家8 000萬元的節(jié)能補貼，更是為地源熱泵的發(fā)展帶來了新的機遇，因此地源熱泵市場前景廣闊。然而，近些年揚州市場上地源熱泵的大力推廣和廣泛應用不得不讓楊衛(wèi)波對這種井噴式的發(fā)展有些擔憂?！霸谕茝V和規(guī)范問題上，地源熱泵還有待于進一步解決和提高。”楊衛(wèi)波解釋道，“地源熱泵從節(jié)能性角度來看，產(chǎn)品本是好的，但是具體如何去運用，從設計、施工、安裝到硬性管理等每個環(huán)節(jié)都要做好，如果用得好就節(jié)能，用得不好就不節(jié)能?！?/p>

2012年2—8月，為期半年的美國Oklahoma State University（俄克拉何馬州立大學）訪問令楊衛(wèi)波對美國地源熱泵的應用留下了深刻的印象。“美國和中國在地源熱泵的應用領域有很大的區(qū)別?！睋?jù)楊衛(wèi)波介紹，美國地源熱泵在運用上遠比中國做得好。相比而言，美國土地運用較廣，而中國國內土地使用有限，挖井很深，這對成本造價都帶來了很大的壓力，并可能產(chǎn)生許多問題。諸如成本一高，加上熱回收效果不好，地源熱泵產(chǎn)品的節(jié)能性無法得到保證。美國地源熱泵多用于別墅及商用與公用建筑，在埋管規(guī)模上控制得比較好，尤其對于地下土壤熱平衡的控制做得較完善；國內則大面積用于居民建筑，埋管規(guī)模較大，且土壤熱平衡調控措施不到位，容易造成長期運行后的地下“冷熱堆積”。雖然地源熱泵在技術上要求并不太高，但同樣也需要專業(yè)的設計安裝人員來進行操作。楊衛(wèi)波曾參加美國國際地源熱泵協(xié)會（IGSHPA）舉辦的地源熱泵設計師培訓會，并對美國的考核制度很是贊同，“在美國，地源熱泵設計師必須持證上崗，經(jīng)過嚴格的設計師培訓后，取得資格證才能去安裝地源熱泵埋管，這些在外國做得非常到位，并非像國內的偷工減料以及埋管回填不好等問題的出現(xiàn)，而這些問題都會對地源熱泵的節(jié)能產(chǎn)生很大的影響?！?/p>

二尋 地源熱泵推廣在農(nóng)村

隨著我國新農(nóng)村建設步伐的越來越快，農(nóng)村能源問題一直受到國家的廣泛關注，并且長期困擾著我國農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。雖然“節(jié)能補貼”、“家電下鄉(xiāng)”等一系列惠民政策在農(nóng)村推廣卓有成效，但是農(nóng)村在節(jié)能領域市場潛力依然巨大。在美國，地源熱泵在家庭別墅上得到廣泛的應用。結合中國現(xiàn)狀，鑒于美國地源熱泵的應用領域，楊衛(wèi)波認為，如果能將美國地源熱泵的應用思路轉移到中國農(nóng)村市場，這對節(jié)能更加具有意義。據(jù)了解，目前，地源熱泵在推廣和使用上仍集中于城市，然而中國農(nóng)村地廣，且大部分人口集中在農(nóng)村，城市只是中國十幾億人口的一小部分。“如果地源熱泵能在農(nóng)村得到推廣，節(jié)能潛力是無限量的。”楊衛(wèi)波解釋道。而今，一方面，價格因素一直是制約地源熱泵在農(nóng)村推廣的主要原因?！暗卦礋岜卯a(chǎn)品價格有點貴，如果國家能在政策上加以扶持，給予補貼，例如政府出資一半或三分之一去裝機組，地源熱泵也可以在農(nóng)村推廣開來?！绷硪环矫妫r(nóng)民對新技術的接受能力不足也對地源熱泵的推廣帶來阻力。楊衛(wèi)波認為，“中國農(nóng)民和美國農(nóng)民在思想觀念上有很大的區(qū)別。美國是發(fā)達國家，農(nóng)民對一些新產(chǎn)品、新技術的接受能力很強。而中國農(nóng)民則不同。因此，這需要國家在觀念上加強對農(nóng)村的推廣，并且以新農(nóng)村建設作為試點，然后逐漸擴展。如果這兩方面能得到解決，地源熱泵就可以在農(nóng)村使用?！?/p>

我國是農(nóng)業(yè)大國，能源問題也一直困擾著農(nóng)業(yè)的發(fā)展?！暗卦礋岜萌绻茉谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用，同樣也是一股不可忽視的力量?！睏钚l(wèi)波向本刊介紹道。而今，反季節(jié)農(nóng)業(yè)溫室大棚成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分。提高蔬菜大棚內溫度一般以電加熱為主，能源消耗大且利用率低。而利用地源熱泵產(chǎn)品可滿足農(nóng)業(yè)全天候，反季節(jié)的規(guī)模化生產(chǎn)，其優(yōu)點既能創(chuàng)造出舒適的生態(tài)環(huán)境，又高效節(jié)能，運行費用低。“在農(nóng)村，只要有冷熱的地方都可以去解決。不管是冷和熱也好，我們都可以去控制環(huán)境。國外農(nóng)業(yè)這塊做得比較多，中國剛剛起步，需要推廣?！?/p>

三尋 地源熱泵研究新方向

地源熱泵是一種環(huán)保節(jié)能型空調技術，但是單一熱源熱泵本身存在著各自的缺點。太陽能因太陽輻射照度隨季節(jié)與晝夜的變化而不穩(wěn)定。而太陽能與地熱能的組合具有很好的互補性。因此，太陽能的儲藏以及太陽能和地源熱泵組合便成為楊衛(wèi)波今后的研究方向之一?！皩τ诮窈蟮那捌谘芯烤褪前烟柲芎偷卦唇Y合起來。太陽能熱泵供熱不供冷，太陽能只做熱源，對室內進行供熱，太陽能和地熱能便可以交替使用，太陽能多余了可以儲存在地下。但是太陽能地源熱泵適合在北方使用，不適合南方?！?/p>

另外，結合揚州產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的光伏能也同樣引起了楊衛(wèi)波的研究興趣。他認為，“現(xiàn)在揚州有很多太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，光伏發(fā)電最大的問題便是光電板溫度越高，光伏發(fā)電效率越低。如何在光電板發(fā)電的同時有效降低其表面溫度，提高發(fā)電效率，顯得尤為關鍵。熱降溫度需要冷卻，熱冷卻用熱泵蒸發(fā)器吸熱，將熱取掉用于供暖或生活熱水，從而實現(xiàn)在提高光伏發(fā)電效率的同時也有效利用了熱量，光伏能就有了很大的發(fā)展?jié)撡|。另外在建筑節(jié)能方面，尤其是相變墻體、相變地板等方面也是我今后想研究的方向，但是這些都需要一段過程?！?/p>

后 記：

地源熱泵研究是揚州大學的一大特色。筆者在采訪中了解到，揚州大學和許多企業(yè)廠家一直保持緊密的聯(lián)系，重點培養(yǎng)學生的動手能力并擁有學校自己的地源熱泵實驗室。采訪結束后，楊老師帶我們參觀了揚州大學地源熱泵實驗室，實驗室的規(guī)模之大，設備之全不禁令筆者贊嘆不已。正是這種“內外兼修”的辦學條件，才使得揚州大學在地源熱泵的研究道路上繼續(xù)開拓下去。