浙江省地源熱泵的發(fā)展與思考

王建奎，林 奕，陳永攀，陸 麟

WANG Jiankui，LIN Yi，CHEN Yongpan，LU Lin

(浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州310012)

地源熱泵是可再生能源建筑應(yīng)用的重要形式之一，是建筑節(jié)能不可或缺的技術(shù)手段。浙江省地源熱泵行業(yè)歷經(jīng)二十余年的發(fā)展，取得了一定的成績，也面臨著發(fā)展的瓶頸。本文意在回顧浙江省地源熱泵發(fā)展歷史，總結(jié)發(fā)展過程中取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，介紹《浙江省地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》編制的思路，并對浙江省地源熱泵的健康發(fā)展進(jìn)行展望。

1 浙江省地源熱泵應(yīng)用情況

1.1 發(fā)展歷程

地源熱泵在浙江省的應(yīng)用發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。首先，起步試點(diǎn)階段(20 世紀(jì)80年代至2006年)。自20 世紀(jì)80年代地源熱泵概念傳入我國后，浙江省也逐漸開展了少量探索性應(yīng)用［1］。隨著2002年美國地源熱泵品牌沃富(WFI)落戶到寧波，浙江省的地源熱泵應(yīng)用開始逐漸增多。這個階段的應(yīng)用特點(diǎn)是民間自發(fā)為主，發(fā)展較為緩慢。

其次，示范推廣階段(2007—2011年)。原建設(shè)部相繼開展了包括地源熱泵在內(nèi)的可再生能源建筑應(yīng)用項(xiàng)目示范和可再生能源建筑應(yīng)用城市示范，2007年浙江省北秀藍(lán)灣、中國水利博物館、綠城千島湖度假公寓等9 個項(xiàng)目被列為示范項(xiàng)目［2］;2009年和2011年，浙江省寧波、嘉興、建德、嘉善、嵊州、海鹽、安吉、寧海、湖州等市縣相繼被列為示范縣市;2007年浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院辦公樓被列為“十一五”國家科技支撐計(jì)劃示范項(xiàng)目;從2006年開始，省建筑節(jié)能專項(xiàng)資金中也每年撥付專項(xiàng)資金用于支持地源熱泵示范項(xiàng)目。這些試點(diǎn)示范有力地推動了浙江省地源熱泵的行業(yè)發(fā)展。這個階段的應(yīng)用特點(diǎn)是政策扶持引導(dǎo)為主，發(fā)展較為迅速。

最后，穩(wěn)步發(fā)展階段(2011年至今)。2011年浙江實(shí)施了《民用建筑節(jié)能評估管理制度》，規(guī)定新建建筑必須使用包括地源熱泵在內(nèi)的一種以上可再生能源，2015年又出臺了《民用建筑可再生能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)》，對新建建筑可再生能源的替代量提出指標(biāo)要求，這些標(biāo)準(zhǔn)和制度的有效貫徹實(shí)施，使浙江省的地源熱泵行業(yè)步入了發(fā)展的快車道。這個階段的應(yīng)用特點(diǎn)是法規(guī)約束為主，進(jìn)入穩(wěn)步快速發(fā)展軌道。

即將頒布的《浙江省綠色建筑條例》也包含了促進(jìn)地源熱泵發(fā)展的相關(guān)政策，條例的出臺將進(jìn)一步助推“十三五”期間和今后更長一段時(shí)間地源熱泵在我浙江的快速發(fā)展。

1.2 政策法規(guī)

隨著建筑節(jié)能和綠色建筑的蓬勃發(fā)展，浙江省先后出臺了一系列有關(guān)可再生能源應(yīng)用和地源熱泵的政策法規(guī)，極大地促進(jìn)了地源熱泵應(yīng)用的發(fā)展。

2007年浙江省政府出臺《浙江省建筑節(jié)能管理辦法》，其中第七條明確指出新建、改建、擴(kuò)建建筑工程的節(jié)能設(shè)計(jì)和既有建筑的節(jié)能改造工程，應(yīng)當(dāng)盡可能利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉础?/p>

2011年出臺《浙江省實(shí)施〈中華人民共和國節(jié)約能源法〉辦法》，其中第二十八條指出鼓勵太陽能、地?zé)崮?、沼氣等可再生能源在民用建筑中的?yīng)用;新建公共機(jī)構(gòu)辦公建筑、保障性住房、十二層以下的居住建筑、建筑面積1 萬m2以上的公共建筑，應(yīng)當(dāng)按照國家和省規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)利用一種以上可再生能源用于采暖、制冷、照明和熱水供應(yīng)等。

2011年制定《浙江省民用建筑項(xiàng)目節(jié)能評估和審查管理辦法》，其中第十六條規(guī)定未按國家和省規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)開展可再生能源建筑應(yīng)用的民用建筑項(xiàng)目，建設(shè)主管部門不予通過節(jié)能審查。

2011年發(fā)布《浙江省人民政府關(guān)于積極推進(jìn)綠色建筑發(fā)展的若干意見》，其中第四條指出應(yīng)擴(kuò)大太陽能等可再生能源建筑應(yīng)用，因地制宜發(fā)展換熱型地源水源熱泵技術(shù)。

2012年《浙江省可再生能源開發(fā)利用促進(jìn)條例》第二十七條指出新建民用建筑應(yīng)當(dāng)按照《浙江省實(shí)施〈中華人民共和國節(jié)約能源法〉辦法》的規(guī)定利用可再生能源。鼓勵已建民用建筑推廣應(yīng)用可再生能源。

2014年杭州市出臺《可再生能源開發(fā)利用管理辦法(試行)》，制定了政府引導(dǎo)、市場運(yùn)作、典型帶動、規(guī)模應(yīng)用的再生能源開發(fā)利用原則，以重點(diǎn)項(xiàng)目和示范區(qū)建設(shè)為抓手，以技術(shù)創(chuàng)新為支撐，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)，以市場機(jī)制為平臺，重點(diǎn)推進(jìn)太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能以及基于可再生能源應(yīng)用的冷熱電三聯(lián)供分布式能源規(guī)?；_發(fā)利用。

2015年《杭州市民用建筑節(jié)能條例》第十七條規(guī)定有集中生活熱水需求的公共建筑應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用可再生能源或者余熱、廢熱等能源。新建保障性住房、國家機(jī)關(guān)辦公建筑以及建筑面積1 萬m2以上的公共建筑，應(yīng)當(dāng)采用一種以上可再生能源。

2015年《寧波市民用建筑節(jié)能管理辦法》第二十四條指出本市重點(diǎn)推廣太陽能光熱系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電、太陽能照明、地源熱泵、水源熱泵、空氣能熱泵熱水系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源技術(shù)在民用建筑中的應(yīng)用。建筑工程施工圖設(shè)計(jì)文件節(jié)能專篇中應(yīng)包含可再生能源利用專項(xiàng)說明，可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目應(yīng)同步設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。民用建筑節(jié)能評估報(bào)告中應(yīng)對可再生能源利用方案進(jìn)行論證，并對年節(jié)能能力量化核算，節(jié)能量不低于省、市規(guī)定值。

1.3 開展科研應(yīng)用研究

“十二五”期間浙江省建筑科研單位、大專院校相繼開展了地源熱泵相關(guān)技術(shù)研究，如參與住建部“長江流域可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)劃研究”，開展省長重大研究課題“夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能新技術(shù)及工程示范”、省科技廳“浙江省公共建筑能源高效利用集成技術(shù)研究”“可再生能源在建筑中的規(guī)?；瘧?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”等課題研究。

浙江省住建廳也組織開展了“浙江省地表水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究”“浙江省可再生能源在建筑中應(yīng)用的發(fā)展規(guī)劃”“海水源熱泵技術(shù)在浙江沿海的適用性研究”“土壤源熱泵系統(tǒng)中熱濕傳遞研究”“新型地源熱泵便攜式熱響應(yīng)測試儀的研制與開發(fā)”“地表水源熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”“地埋管地源熱泵熱平衡控制系統(tǒng)應(yīng)用研究”“地源熱泵技術(shù)在辦公建筑分區(qū)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究”“地源熱泵換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與示范”等20 余項(xiàng)課題的研究。通過課題研究，極大地提高了浙江省地源熱泵的應(yīng)用水平。

浙江省國土資源廳還組織浙江省地質(zhì)調(diào)查院、浙江省工程物探勘察院等單位，開展了杭州、寧波、嘉興、金華、義烏等省內(nèi)主要地市的淺層地溫能調(diào)查評價(jià)，為摸清我省淺層地?zé)崮苜Y源，指導(dǎo)工程應(yīng)用提供了極大的方便。

1.4 應(yīng)用規(guī)模

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2000年以來地源熱泵在浙江省的應(yīng)用面積從最初的幾萬平方米，到“十二五”期末預(yù)計(jì)將達(dá)到700 萬m2，保持了25%～30%的年增長速度［3］。見圖1。

圖1 浙江省地源熱泵現(xiàn)有應(yīng)用面積

在“十三五”期間，假設(shè)我省的地源熱泵繼續(xù)保持25%左右的年增長速度，到“十三五”期末預(yù)計(jì)應(yīng)用面積可達(dá)到2000 萬m2左右，形成常規(guī)能源替代能力約25 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤/年。如通過努力，能實(shí)現(xiàn)年增長速度50%的高速發(fā)展，到“十三五”期末預(yù)計(jì)應(yīng)用面積可達(dá)到5000 萬m2，形成常規(guī)能源替代能力約65 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤/年，將在各建筑可再生能源應(yīng)用形式中占有較大的份額，并對全社會的節(jié)能減排做出更大的貢獻(xiàn)。見圖2。

圖2 浙江省地源熱泵預(yù)測應(yīng)用面積

1.5 產(chǎn)業(yè)發(fā)展

地源熱泵的建筑應(yīng)用也帶動了浙江省相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我省已有浙江盾安人工環(huán)境設(shè)備股份有限公司、美意(中國)有限公司、埃美圣龍(寧波)機(jī)械有限公司、浙江國祥空調(diào)股份有限公司等生產(chǎn)企業(yè)具備地源熱泵機(jī)組生產(chǎn)能力，并在全國占據(jù)了一定的市場份額。

地源熱泵系統(tǒng)集成企業(yè)也蓬勃發(fā)展，如浙江建科建筑節(jié)能科技有限公司、浙江陸特能源科技有限公司、浙江地源能源環(huán)境有限公司、杭州龍華環(huán)境集成系統(tǒng)有限公司、浙江萬合能源環(huán)境科技有限公司、浙江省工程物探勘察院、寧波東源節(jié)能科技有限公司、寧波沃富圣龍地源空調(diào)工程技術(shù)有限公司等企業(yè)積極投身地源熱泵行業(yè)，在浙江省內(nèi)省外成功實(shí)施了一批典型示范工程。

2 浙江省地源熱泵應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的思考

為提高地源熱泵在浙江省的應(yīng)用水平，浙江省住建廳組織浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院等單位，在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范(GB 50366—2005)》(2009 版)的基礎(chǔ)上，結(jié)合浙江氣候、土壤、地表淡水、海水、污水資源和經(jīng)濟(jì)狀況等情況，總結(jié)了近些年地源熱泵技術(shù)的研究成果，吸取了省內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，著手編制了《浙江省地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》，規(guī)程既是對前期工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，也是對今后發(fā)展的導(dǎo)向，具有鮮明的浙江地域特色，對今后地源熱泵的健康發(fā)展具有極大的技術(shù)指導(dǎo)意義［4］。歸納起來該規(guī)程具有以下突出特點(diǎn):

2.1 豐富了技術(shù)類型

將海水換熱系統(tǒng)、污水換熱系統(tǒng)納入到地源熱泵系統(tǒng)的范疇，為地源熱泵的進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.2 增加了控制環(huán)節(jié)

增加了可行性分析、性能測試與評價(jià)、數(shù)據(jù)監(jiān)測與上傳、運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)，對地源熱泵系統(tǒng)全生命周期形成了完整的閉環(huán)控制。其中創(chuàng)新性地對地源熱泵系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)、運(yùn)行管理提出了基本要求，強(qiáng)調(diào)了監(jiān)測與運(yùn)行管理對系統(tǒng)節(jié)能的積極作用。

2.3 提高了技術(shù)要求

(1)強(qiáng)調(diào)了地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與民用建筑主體工程同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收;

(2)強(qiáng)調(diào)了項(xiàng)目建設(shè)前進(jìn)行可行性評估，規(guī)定了評估方法和要求;

(3)規(guī)定了土壤熱物性測試井的數(shù)量和位置要求;

(4)簡化了最大吸熱量與最大釋熱量計(jì)算方法;

(5)根據(jù)工程實(shí)踐，細(xì)化了設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收要求;

(6)根據(jù)浙江省氣候特點(diǎn)，鼓勵采用復(fù)合式冷熱源系統(tǒng);

(7)針對規(guī)?；瘧?yīng)用提出了分管井、管組、管群的設(shè)計(jì)方法;

(8)規(guī)定了地溫監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量和位置;

(9)規(guī)定了地源熱泵監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求;

(10)補(bǔ)充了性能測試和評價(jià)的方法;

(11)強(qiáng)調(diào)了節(jié)能運(yùn)行管理的措施和要求。

3 浙江省地源熱泵發(fā)展展望

3.1 前景廣闊

隨著浙江省可再生能源建筑應(yīng)用政策的明朗化，地源熱泵即將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。浙江省總的來說是經(jīng)濟(jì)大省、能源資源小省，全社會節(jié)能減排壓力巨大，隨著人民生活水平日益提升，建筑節(jié)能也面臨著越來越艱巨的任務(wù)，地源熱泵作為建筑可再生能源的主要應(yīng)用形式之一，以其特有的節(jié)能性、穩(wěn)定性、高投資回報(bào)性，越來越受到全社會的廣泛重視。淺層地?zé)岜觅Y源調(diào)查數(shù)據(jù)表明，浙江省處于地表水源熱泵適宜區(qū)和土壤源熱泵較適宜區(qū)，具有較好的資源潛力和應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?，理?yīng)為浙江省的節(jié)能減排作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

3.2 道路曲折

毋庸諱言，浙江省的地源熱泵應(yīng)用水平還存在著與現(xiàn)實(shí)需求諸多的不適應(yīng)，亟待完善提高。工程應(yīng)用實(shí)踐表明，浙江省地源熱泵應(yīng)用項(xiàng)目中，70%左右達(dá)到了應(yīng)有的節(jié)能效果，20%左右未能達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果，僅能滿足制冷制熱的基本使用要求，其余10%左右由于種種原因甚至不能實(shí)現(xiàn)正常的使用功能。正是這部分不成功的案例，降低了地源熱泵的社會認(rèn)可度，影響了建設(shè)方對使用該系統(tǒng)的信心，阻礙了地源熱泵的發(fā)展步伐。

3.3 任重道遠(yuǎn)

為實(shí)現(xiàn)浙江省地源熱泵健康有序發(fā)展，行業(yè)從業(yè)人員還需做出不懈的努力。首先需進(jìn)一步細(xì)化完善地源熱泵應(yīng)用的相關(guān)政策，提倡可再生能源規(guī)?；瘧?yīng)用，從為全社會節(jié)能減排的戰(zhàn)略高度引領(lǐng)地源熱泵行業(yè)的加速發(fā)展;其次是需要加強(qiáng)行業(yè)管理，做到勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收、運(yùn)維等各個環(huán)節(jié)，有章可循、有法可依、有法必依，切實(shí)提高工程質(zhì)量和運(yùn)行效率;最后，廣大從業(yè)人員需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高自身應(yīng)用水平，以“對用戶負(fù)責(zé)，對歷史負(fù)責(zé)”的態(tài)度，堅(jiān)決杜絕短期行為和只顧眼前利益，共同維護(hù)地源熱泵的市場和形象。

4 結(jié) 語

浙江省地源熱泵走過了從無到有、從小到大的艱難歷程，既有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)。新的形勢、新的目標(biāo)給地源熱泵行業(yè)提出了更高、更迫切的要求。筆者衷心希望浙江省地源熱泵行業(yè)廣大從業(yè)人員充分發(fā)揚(yáng)“求真務(wù)實(shí)”的浙江精神，在認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，規(guī)范行業(yè)管理，積極探索新的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理、商業(yè)模式等的創(chuàng)新，使浙江省地源熱泵行業(yè)走向健康發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，為浙江省的節(jié)能減排作出更大的貢獻(xiàn)。

［1]徐偉.中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告［M］. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2]徐偉.中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告［M］. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心. 中國建筑節(jié)能發(fā)展報(bào)告［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［4]中國建筑科學(xué)研究院.GB 50366—2005 地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.