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徐偉院長談地源熱泵在"煤改電"中緣何未能成爲主角

北極星火力發電網訊:Q2017年以來,“煤改清潔能源”尤其是煤改電在北方“2+26”重點城市遍地開花,火了空氣源熱泵,而地源熱泵在“煤改清潔能源”進程中,其推廣力度和應用規模卻“不盡如人意”。針對這一現象,該如何理解?

徐偉院長:經濟性高,但兩大“成本”影響其“煤改電”中表現

針對這一現象,徐偉院長表示:“我們要辯證的去分析。”隨後,他從兩方面道出了個中緣由:地源熱泵之所以顯示度不高,與“經濟成本”和“時間成本”有很大的關聯。

第一是時間成本,根據國家發展改革委的方案來計算,2017-2021年這四年裏,北方煤改清潔采暖示範城市實際只有三年時間來完成,每年都有每年的改造計劃,時間非常緊。而地源熱泵系統從最初的規劃,到系統設計、方案選擇、落地實施,中間還有安裝和調試,整個建設周期很長。在短時間內完成較多戶數、較大面積,會相對困難。但政府每年煤改清潔能源計劃中,短時間內要完成多少數量,這是有時間要求的。

第二是經濟成本。在城市開發建設裏,尤其近十年來房價普遍大漲後,地源熱泵系統的造價在整個房屋的開發成本中,占比已越來越小,因此並不是開發商和用戶不選用的主要原因。在寸土寸金的城市中,有沒有足夠的空間來鋪設安裝地埋管換熱器,已成爲阻撓用戶使用地源熱泵的重要原因。但在農村,恰恰是空間沒有問題,而造價是主要問題,老百姓對價格的敏感度非常高,因此對目前整個村、鎮這一級推廣和應用來說,初投資成本過高,必然會制約地源熱泵的應用和發展。

據徐院長介紹,我國清潔供暖行業有兩大應用市場:一是城市,二是農村。城市主要解決方式是把過去非清潔的能源變成清潔能源,而城市解決方案用地源熱泵或空氣源熱泵並不很多。反而,大量的清潔供暖技術用在城鄉結合部,比如說農村、農房。還有一些偏遠地區的一些建築采用熱泵的比例也很高。

 “一年看成本,三年看質量,五年看維保”,徐院長概括的這三句話適合整個清潔供暖。就目前農村清潔供暖工程中所采用的“煤改電”“煤改氣”技術來講,徐偉認爲,如果從純技術方案來講,它們並非是技術上最優的方案;從效果來看,也不是以效果爲導向的最優方案。 

“理論來說,地源熱泵在各類供暖方式中,它的運行成本是最經濟的。但是如果將時間、空間、經濟、運營等多種因素混合在一起,作爲政府部門或者實施單位,只能選擇在約束的條件下去完成,造成現在地源熱泵推廣量占比較低。即使在擁有政策扶持和民衆接受度較高的首都北京,地源熱泵占比也不會超過5%,大概也就3%左右。”徐偉院長說道。 

徐院長認爲,“清潔供暖應該有一個更優的、更好的性價比,或者說更全面的系統化的解決方案。” 

Q:傳統觀點認爲地源熱泵的市場主要在北方集中供暖地區,但隨著人們收入水平提高、對更高生活質量的追求和向往,南方供暖的需求得以快速壯大,如何看待地源熱泵在南方市場的發展? 

徐偉院長:地源熱泵技術在南方地區的應用,最大的問題是“冷熱不平衡”。 

“南方這個範圍很寬很大。如果從建築領域按照專業來劃分,實際上涉及兩個地區,一個是夏熱冬冷地區,一個是夏熱冬暖地區。”徐偉院長介紹道,夏熱冬冷地區既有冷的需求,也有熱的需求;夏熱冬暖地區基本上只有冷的需求,熱的需求很少。 

徐偉認爲,目前地源熱泵技術在南方地區的應用,最大的問題是“冷熱不平衡”。地源熱泵在南方市場,實際上就是淮河以南、長江南北、嶺南到福建的北部這一帶,地理範圍上它們屬于夏熱冬冷地區,也就是有冷的需求也有熱的需求。值得注意的是,南方地區的特殊性在于對熱的承受能力強,對冷的承受能力弱,這樣的使用偏好導致夏熱冬冷地區使用地源熱泵出現了冷熱平衡問題——地下釋熱量過多。如果冷的負荷過多,會造成熱堆積從而影響系統的能效。夏熱冬暖地區因爲沒有熱的需求,只有冷的需求,從普遍性來說,地源熱泵在夏熱冬暖地區應用不多。 

長江流域夏熱冬冷地區,涉及14個省(直轄市),約1.5億城鎮人口,已采用地水源熱泵系統的建築涵蓋了辦公、商業、圖書館、別墅、公寓住宅等多種類型,地水源熱泵系統也呈現出了多樣化,包括江水源熱泵、湖水源熱泵、地下水水源熱泵、地埋管熱泵、汙水源熱泵等,除了普通住宅項目,甚至不乏上海世博軸、我國第一高樓——上海中心、南京鼓樓國際服務外包産業園、長沙市濱江新城、新武漢火車站、重慶江北城CBD等知名項目。 

然而即使在夏熱冬暖地區,地源熱泵的使用也不乏案例。比如廣西南甯,當地對熱的需求主要是生活熱水,冷的需求是房間供冷,所以在設計時可以力求冷熱平衡。此外,廣西有大量丘陵或者山區,地下水流動的速度很快,地埋管和土壤的熱交換其實際是和地下水的熱交換,是地下水的熱 量交換。當地特殊的地下構造,決定了有些地區冷熱堆積顯得不再突出。 

總之,地源熱泵在北方市場有較爲成熟的運用,也逐漸打開了南方市場。無論南北市場,地源熱泵的應用都需要綜合考慮時間、空間、氣候環境、換熱方式等因素,做到因地制宜,才能發揮出地源熱泵本身的優勢與高能效。 

本文摘選自7月刊《地源熱泵》 

徐偉 中國建築科學院建築環境與節能研究院院長

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