青島市熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策

厲 娜 管 泉 王淑玲 劉 瑾

青島市熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策

厲 娜 管 泉 王淑玲 劉 瑾

在全球礦物資源日益緊張的背景下，熱泵技術(shù)作為一條節(jié)能與環(huán)保并重的途徑，已經(jīng)成為越來(lái)越多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。青島市在熱泵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、良好的學(xué)科及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但其發(fā)展仍有很大的空間，亟需在關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)、熱泵產(chǎn)業(yè)鏈部署、熱泵推廣應(yīng)用示范、財(cái)政資金引導(dǎo)等方面進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

所謂熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的節(jié)能裝置。在土壤、水、空氣、工業(yè)廢熱中蘊(yùn)藏著大量難以直接利用的低品位能源，通過(guò)熱泵技術(shù)對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，可以把難以直接利用的低品位能源轉(zhuǎn)化為可利用的高品位能源，從而達(dá)到節(jié)約部分高品位能源的目的。作為一種清潔新能源利用技術(shù)，熱泵技術(shù)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射拉動(dòng)作用強(qiáng)、技術(shù)擴(kuò)散作用大，推廣應(yīng)用熱泵技術(shù)成為提高能源利用率的有效手段，對(duì)減少溫室氣體排放、科學(xué)配置能源、改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用。

國(guó)內(nèi)外熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在全球范圍能源危機(jī)沖擊和可持續(xù)發(fā)展要求的形勢(shì)下，開(kāi)發(fā)利用清潔新能源成為大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本選擇。

早在1978年，美國(guó)能源部就投入大量科技基金開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行研發(fā)；1998年，環(huán)保署頒布法規(guī)要求在全國(guó)聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用熱泵系統(tǒng)；另外，美國(guó)多個(gè)公共組織與相關(guān)企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室以及大學(xué)等合作建立熱泵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。作為“月光計(jì)劃”的核心內(nèi)容，日本也將發(fā)展熱泵技術(shù)作為節(jié)約能源工程的主要項(xiàng)目，政府采取提供補(bǔ)貼、優(yōu)惠稅率等財(cái)政措施，并在市政建設(shè)項(xiàng)目和公益性建筑中推廣應(yīng)用熱泵技術(shù)進(jìn)行供暖、制冷機(jī)熱水供應(yīng)等綜合性服務(wù)。歐盟和一些歐洲國(guó)家也發(fā)布了一系列推廣熱泵的法規(guī)和激勵(lì)政策，行業(yè)主管協(xié)會(huì)通過(guò)張貼熱泵產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)志、將熱泵知識(shí)納入安裝商官方培訓(xùn)課程等方式消除市場(chǎng)的不良認(rèn)知，加快熱泵產(chǎn)品的市場(chǎng)化進(jìn)程。

我國(guó)也一直積極倡導(dǎo)對(duì)淺層地?zé)崮?、海水等清潔新能源的綜合利用，并在多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及政策文件中命令推廣熱泵技術(shù)。1997年11月，中國(guó)科技部和美國(guó)能源部簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書(shū)，從國(guó)家政府層面對(duì)地源熱泵進(jìn)行扶持。《建設(shè)部建筑節(jié)能“十五”計(jì)劃綱要》中明確指出“大力推進(jìn)太陽(yáng)能、河水、湖水、海水與地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作”。2008年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)組織編制的《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄（第一批）》中明確提出利用熱泵節(jié)能技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行采暖供冷。

青島市熱泵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

青島市是一個(gè)能源相對(duì)緊缺、生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱的城市，市委市政府根據(jù)城市特征決定了走節(jié)能、降耗、減污、增效的發(fā)展之路，率先在國(guó)內(nèi)進(jìn)行熱泵關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與示范項(xiàng)目的推廣。根據(jù)青島市清潔能源供熱規(guī)劃，到2020年，全市新增熱泵供熱面積4348萬(wàn)m2，與使用傳統(tǒng)燃煤集中供熱相比，建成后每年可結(jié)余原煤133萬(wàn)t，減排二氧化硫2682t，氮氧化物2299t，煙塵670t。

區(qū)位優(yōu)勢(shì)

青島市地處黃海之濱，海岸線總長(zhǎng)度為862km，海灣49處，擁有取之不盡、用之不竭的海水資源，具備發(fā)展應(yīng)用海水源熱泵的優(yōu)勢(shì)條件；青島地區(qū)的地質(zhì)以花崗巖、變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)為主，其傳熱性能較好，市區(qū)淺層地?zé)崮軆?chǔ)存總量為2.34×1018J，可以為地源熱泵提供大量的熱源。

另外，青島市共有十多座污水處理廠，污水處理廠的夏季平均出水溫度在22～25℃左右，冬季平均水溫度在10～13℃左右。將污水中的熱量進(jìn)行最大化的利用，根據(jù)青島市污水處理后溫度及冬季室外平均溫度和現(xiàn)有熱泵機(jī)組供熱能力平均水平計(jì)算，可以為900萬(wàn)m2的建筑解決供暖供冷問(wèn)題。

科研基礎(chǔ)

青島市從二十世紀(jì)八十年代末就已經(jīng)開(kāi)始海水源及土壤源熱泵技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。1989年，青島理工大學(xué)同瑞典皇家工學(xué)院合作建立國(guó)內(nèi)第一個(gè)水平埋管熱泵實(shí)驗(yàn)室，率先開(kāi)展了閉式耦合水平埋管和垂直埋管土壤源熱泵的研究工作；2010年，青島科創(chuàng)新能源科技有限公司與青島大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展污水及地表水源熱泵技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平；經(jīng)過(guò)二十多年的技術(shù)沉淀，青島市積累了大量的研究成果和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為熱泵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)支撐。

熱泵產(chǎn)業(yè)概況

隨著熱泵技術(shù)的日益成熟，熱泵產(chǎn)業(yè)也逐步發(fā)展起來(lái)。青島的大型設(shè)計(jì)院如騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)院、北洋設(shè)計(jì)院等都從事地源熱泵的設(shè)計(jì)工作；海爾集團(tuán)、海信集團(tuán)等國(guó)內(nèi)知名企業(yè)迅速進(jìn)軍相關(guān)設(shè)備制造業(yè)，支撐了可再生能源的規(guī)模化應(yīng)用；青島河海新能源有限公司、科創(chuàng)新能源科技有限公司、阿爾普爾新能源科技股份有限公司等多家企業(yè)致力于熱泵系統(tǒng)集成、安裝施工及項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)維護(hù)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，青島市熱泵機(jī)組制造企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)集成、施工安裝公司近200家，具有強(qiáng)大的熱泵產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

青島市積極進(jìn)行熱泵示范工程項(xiàng)目的開(kāi)展，推廣應(yīng)用海水源、污水源、地下水源、土壤源熱泵等供熱制冷新技術(shù)，用這些綠色新能源替代燃煤、燃?xì)狻⑷加?，有效地減少大氣污染，促進(jìn)大氣環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善。表1列舉了青島市的部分示范工程項(xiàng)目。

表1 青島市部分熱泵示范工程項(xiàng)目

通過(guò)示范工程的帶動(dòng)，青島市加大了相關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)研究，加快推廣普及步伐，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品裝備的技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)化，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，建立了長(zhǎng)效的機(jī)制，降低了建筑對(duì)常規(guī)能源的消耗。

青島市熱泵技術(shù)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

雖然青島市在熱泵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、良好的學(xué)科及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但其發(fā)展過(guò)程中仍存在一定的問(wèn)題。

一是鼓勵(lì)推廣使用熱泵的政策需進(jìn)一步完善。熱泵的推廣應(yīng)用涉及面廣，需要政策、規(guī)劃、建設(shè)等多方面的相互協(xié)調(diào)及密切配合，而目前青島市在熱泵領(lǐng)域仍存在缺乏政策扶持和研發(fā)力量分散的問(wèn)題。

二是熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備及核心關(guān)鍵技術(shù)亟待攻關(guān)。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，青島市在熱泵機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用方面仍存在一定的差距，個(gè)別關(guān)鍵核心產(chǎn)品還需要進(jìn)口，導(dǎo)致熱泵產(chǎn)品成本較高，影響其推廣應(yīng)用。加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱泵產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。

青島市熱泵技術(shù)推進(jìn)措施及對(duì)策建議

為更好地推動(dòng)青島市熱泵技術(shù)發(fā)展，提高能源利用率、減少溫室氣體排放、改善生態(tài)環(huán)境，須著重做好以下幾項(xiàng)工作。

一是組織開(kāi)展熱泵關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)。加大對(duì)熱泵核心關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入，搭建以企業(yè)為主體的熱泵技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)；依靠一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心專(zhuān)利技術(shù)，建設(shè)技術(shù)研發(fā)中心；組建熱泵產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，鼓勵(lì)聯(lián)盟成員集成和共享技術(shù)創(chuàng)新資源，開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新合作，取得熱泵領(lǐng)域共性和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的重大突破，提升產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力。

二是優(yōu)化部署熱泵產(chǎn)業(yè)鏈。加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)，及時(shí)向熱泵行業(yè)內(nèi)企業(yè)和清潔新能源周邊企業(yè)傳遞政府最新的戰(zhàn)略規(guī)劃和政策動(dòng)向，吸引更多的企業(yè)投資熱泵產(chǎn)業(yè)；規(guī)劃建設(shè)熱泵特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)，吸引新能源公司入駐產(chǎn)業(yè)園區(qū)，打造熱泵全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)基地，促進(jìn)熱泵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的對(duì)接，推動(dòng)熱泵產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。

三是抓好熱泵技術(shù)推廣應(yīng)用示范工程的建設(shè)。出臺(tái)鼓勵(lì)和扶持投資建設(shè)熱泵項(xiàng)目的政策措施，對(duì)未實(shí)現(xiàn)集中供熱及雖能實(shí)現(xiàn)集中供熱但社會(huì)與環(huán)保代價(jià)太高的近海岸地區(qū)大型建筑及區(qū)域，進(jìn)行熱泵集中供熱供冷的試點(diǎn)及示范工程建設(shè)，以點(diǎn)帶面，通過(guò)示范工程使熱泵技術(shù)在青島市得到推廣應(yīng)用。

四是積極發(fā)揮財(cái)政資金的引導(dǎo)作用。落實(shí)國(guó)家、省、市關(guān)于扶持新能源發(fā)展的稅收、補(bǔ)貼等各項(xiàng)政策，發(fā)揮政府資金的引導(dǎo)作用，綜合運(yùn)用引導(dǎo)基金、獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)助、貸款貼息等方式，加大對(duì)熱泵示范工程、重大研發(fā)項(xiàng)目的資金支持力度，努力在熱泵技術(shù)研發(fā)、推廣應(yīng)用等環(huán)節(jié)上有所突破。

厲 娜 管 泉 王淑玲 劉 瑾

青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所

厲娜，女，助理研究員，青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所，主要方向?yàn)閼?zhàn)略研究。

本文系青島市軟科學(xué)課題“青島市生物技術(shù)領(lǐng)域及低品位熱能綜合利用技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀及發(fā)展路徑研究”（14-4-3-1-（7）-zhc）的階段性研究成果

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001