水地源热泵之“疯”-暖通空调在线

水地源热泵疯狂的背后亟需理性的思考！
“水地源热泵目前发展速度之快，规模与国外相比发展之大，这都是前所未有的，随着国家政策支持力度的加大和生产企业的增多，这些因素都极大地促进了水地源热泵的发展，然而，如何正确规范地应用水地源热泵技术，如何良性发展水地源热泵技术，如何将水地源热泵技术的节能环保特性发挥到最大，等等这一系列的问题都将成为行业和企业今后关注的重点。而且，我认为水地源热泵在未来5~10年的时间里不可能成为市场的主流，仍然会是一种辅助性的供暖方式，如果企业盲目跟风，不摸清市场所需，这势必会导致水地源热泵整个产业不健康的发展。” 中国建筑业学会暖通空调分会理事长徐伟如是评价当前中国水地源热泵市场。
　　根据暖通空调传媒机构对中国中央空调市场长期的观察，在2007年度时，中国水地源热泵市场总体容量同比2006年度增幅就一度高达80%，而即便是2008年度，在行业整体步履蹒跚的一年里，中国水地源热泵市场仍旧达到了超过20%的增长率。毫无疑问，水地源热泵是近几年内中国中央空调行业中增长最快的产品/系统类型。然而在这种“疯狂”的背后，我们却看到了许多不理性事情的发生，众多企业对市场的发展寄予了盲目的乐观。目前中国的水地源热泵市场上还没形成一个颇具影响力的领导品牌，而市场的增长也更多的来自于游离于主流品牌以外的区域性品牌，尤其是国内的水地源热泵市场整体容量仍旧较小，还不足以支撑庞大的资本流入。正如徐伟所言，企业行为的不理智必然会导致整个产业发展的不健康。
　　本刊在整理编辑工程中引用了徐伟老师主编的《中国地源热泵发展研究报告（2008）》中的内容，再次表示感谢！

水地源热泵全解读

　　水地源热泵的概念最早起源于欧洲，但实际大范围使用还是起源于石油危机之后。业内人士对于水源热泵及地源热泵的概念的理解一直以来也存有误区，根据我国目前唯一一本地源热泵国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366—2005）定义，地源热泵系统指以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水源热泵系统和地表水源热泵系统。在行业内部，地埋管地源热泵系统也经常被称为土壤源热泵系统或大地耦合系统，地下水源热泵系统和地表水源热泵系统则有时被直接称为地下水系统和地表水系统。此外，对于水源热泵机组，其设备容量有5~2000kW不等。按照工作原理上不同，可分为无四通换向阀的机组和有四通换向阀的机组；按照使用方式不同，可分为冷热水型和冷热风型；按照水源形式不同，可分为水环式（水源）、地下环路式（土壤源）和地下水式（地下水源）；按照结构形式不同，可分为分体式和整体式等；按照用途不同，可分单冷型和冷热型。

水地源热泵发展现状及方向

　　天津大学热能研究所吕灿仁教授在20世纪50年代就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。目前，国内的清华大学、天津大学、重庆建筑大学、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究、其中清华大学在多工况水源热泵的研究上已形成产业化的成果，并建成数个示范工程，而天津大学和西安交通大学则在制冷剂的专利方面取得了较多的成果。目前，水源热泵机组的制造厂商较多。国外较著名的公司有WFI、开利、特灵、美意、克莱门特等公司。国内的水源热泵制造厂商则有广州中宇冷气科技发展有限公司、山东富尔达空调设备有限公司、北京永源热泵有限责任公司、北京嘉和晟业水源热泵空调有限公司等。
　　根据现有资料来看，从1995年山东富尔达空调设备有限公司首次把地源热泵系统应用于辽阳市邮电新村项目以来，短短的10余年间，地源热泵从无到有，从小面积示范到大面积推广。根据建设部2007、2008年于国务院新闻办公室发布会公布的信息：截至2006年底，地源热泵技术应用建筑面积为2650万平方米；截至2007年底，地源热泵应用面积近8000万平方米。另外，从建设部公布的前后三批一共212个可再生能源建筑应用示范项目进行简单统计，可再生能源建筑应用示范城市中，除广东省、青海省、云南省与厦门市暂无地源热泵示范项目，北京市、天津市、大连市、上海市、青岛市、深圳市、重庆市及河北、河南、山西、山东、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、江西、浙江、安徽、福建、湖北、河南、海南、四川、贵州、陕西省，内蒙古自治区、宁夏回族自治区、广西壮族自治区、新疆生产建设兵团，共有144个与地源热泵有关的项目，其示范工程总面积达到了1578.09万平方米。
　　为何水地源热泵在近几年一直受到行业中许多人的关注？为何它的发展速度会如此之快呢？
　　分析其原因，主要有三点。首先，在国际大环境的前提下，全球现在都在积极应对气候变化，都在讨论新的节能模式，寻找新的有效的技术途径来提高能效、降低排放，而水地源热泵则是国际公认的创造低碳能源或节能的一种很有效的方法。
　　其次，在中国市场背景下，节能减排早就受到国家的关注，从而在大的建筑节能需求上，技术成熟的地源热泵得到了一个很好的发展契机，特别是在中国的节能法和可再生能源法颁布以后，无疑都对地源热泵的发展起到了很好的促进作用。从国家层面来讲，可再生能源的应用已经纳入到建筑节能中，是国家的节能四大工作之一，这样不仅能作为一种很重要的手段来促进建筑节能，而且还能促进可再生能源利用的发展。在这样的情况下，财政部和建设部的国家级示范工程的开展，通过349个项目，通过三年四批这样大面积引导性的政府补贴，等等这些措施都推动了地源热泵的快速发展，也扩大了市场对地源热泵的需求，巨大的中国市场和市场经济下的产业发展特性都成就了地源热泵快速增长的因素之一。另外，从技术层面讲，由中国建筑业协会建筑节能分会地源热泵技术委员会编写的《地源热泵系统工程应用规范》，对地源热泵的推广和普及也奠定了一个很好的基础。并且，地源热泵能发展如此迅速也和中国的气候条件有很大的关系，中国有2/3的国土需要冬季供暖，但是气候条件又有所不同，所以对于热的需求非常强烈，特别是一些新兴的市场，而原先所采用的燃煤锅炉供热会带来很大的污染，在这样特定的条件下迫使大家去寻找一种新的供热能源以及供热方式，所以具有优势的地源热泵方式成为了很好的可选方式之一，这是一个大的社会需求，也是能源结构调整需要下的一个需求，为地源热泵带来了一个很大的市场变化。
　　第三，目前与中央空调行业相关的行业和产业也都在进行大力的推广，这也从侧面帮助加快地源热泵发展起到了一定的辅助性作用。所以，一个强有力的国家或政府的政策引导；各个相关行业或产业对地源热泵的推进；成熟技术所搭建的一个平台；市场对产品的需求和选择，在这几个方面里，前三个都只能起到一个引导和助推的作用，真正能起决定性作用的还是要看市场对产品的选择，如果市场不选择，即便政府再努力，厂家再推广，市场没有需求也是不行的。
　　对于水地源热泵技术未来的发展方向，与目前国家关注的两大主题——节能与环保相结合起来不难看出，水源热泵作为一种节能又环保的冷热源产品，必将在建筑空调和工业余热利用方面，得到更加广泛应用和推广。但就节能而言，水源热泵的节能主要体现在水源热泵工况的节能（夏天水温较低，冬天水温较高），并非机组的节能。就环保而言，水源热泵机组能够减少CO2温室气体的排放，但其本身采用的氟利昂制冷剂具有臭氧破坏潜能（ODP）大、全球变暖潜能（GWP）高的特点。就其应用领域来说，目前水源热泵大部分应用在常温的空调供冷和供热领域，高温领域的拓展研究必将推动大范围工业余热的回收利用。因此，在今后一段时期内，水源热泵技术的研究主要集中在节能、环保及高温化方面。而且，由于地源热泵系统可以同时供冷供热，所以无法简单比较其市场产值占我国中央空调或者供热的市场份额，据相关权威部门估算，我国2007年地源热泵系统总体市场规模约为72亿元（包括设备、设计、施工、集成），其中水源热泵机组的市场规模约为28亿元，预计今后几年，其市场规模还会进一步扩大，到2010年水源热泵机组的市场规模有望达到45亿元。
　　总体来看，我国水地源热泵的发展呈现出一下特点：
　　1、覆盖面广，各种建筑类型都有应用
　　从地源热泵系统在不同建筑类型中的使用情况来看，住宅建筑和公共建筑都有涉及。其中住宅项目包括经济适用房、商品房小区、高档公寓、别墅与农村住宅建筑；公共建筑中涉及政府办公建筑、商务办公写字楼、商业购物商场、宾馆酒店、会展中心、医院、休闲健身娱乐度假场所、学校建筑（图书馆、宿舍）科研基地与实验室、培训及宣传基地、体育场馆、博物馆等；还有部分工业建筑也使用了此系统，包括产品生产基地与装备制造基地等，根据现有总结资料看出，几乎所有类型的建筑都可以运行地源热泵系统进行冷热供应。
　　2、各种热泵系统类型均有应用
　　从统计数据来看，我国土壤、地下水、地表水（江河湖海、污水）、工业冷却水等均有应用于热泵系统供热供冷的项目，说明我国关于地源热泵的概念普及得比较广泛，应用比较多元化。
　　3、用于北方供热居多
　　由于地源热泵系统在供热时的节能效果更加明显，而且其与目前中国正在广泛使用的末端地板辐射系统可以很好配合，所以其在北方得到了更为广泛的应用。由于气候原因及我国各个地区对供暖的需求不同，南方没有集中供热但淡季有热负荷需求的地区，很多建筑更倾向于采用空气源热泵用于加热室内空气，这样对于他们来说更容易调节和计量；南方需要夏季供冷的建筑也更倾向于直接采用中央空调冷水机组进行供冷，因为其技术更加成熟，初投资相对地源热泵更低，而且可以应用于任何建筑。但目前在我国长江流域，地源热泵的概念也被逐渐接受而且应用于冷热双供、随着这个地区的居民对建筑环境要求的不断提高，相信地源热泵系统在这个地区也能体现出其特有的价值。
　　4、用于城市城郊居多，农村很少
　　基于我国目前经济发展水平限制，地源热泵的分布于欧美国家有显著差异，欧美国家的地源热泵系统主要应用于位于乡村无其他能源供应的独立别墅，而我国地源热泵主要应用于城市中的大型公共建筑与居住建筑以及位于城郊无冷热输送管网但冬季需要大面积采暖的度假村、培训中心等建筑。农村建筑中除了少量别墅使用此系统，普通村镇住宅很少使用此类系统。

相关法规、标准与产业政策

　　由于我国鼓励、支持可再生能源及地源发展的法律、法规、文件很多，各个地方政府对地源热泵系统也有着不同的支持方式，下面进行简单地介绍（详见表一~表三）。
　　表一：与气候变化相关的国家政策
　　表二：与节能与可再生能源相关的国家法规与政策
　　表三：与建筑节能相关的国家政策

　　同时，建设部和财政部对于可再生能源建筑的评审还发布了《可再生能源建筑应用项目评审办法》。并且，全国也有许多地方政府公布了关于建筑节能及发展地源热泵的相关政策，目前已有北京、山东、河北、陕西、河南、浙江、厦门、沈阳、宁波、重庆、天津等地。
　　对于水源热泵机组，在国内也已经有相关的检测和评价标准，分别有：GB/T 19409—2003《水源热泵机组》；GB/T 10870—2001《容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法》；GB/T 18430.1—2001《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组》；GB/T 18430.2—2001《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组户用和类似用途的冷水（热泵）机组》；JB/T 7227—1994《复合热源热泵型螺杆式冷水机组》；GB 50366—2005《地源热泵系统工程技术规范》。
　　另外，我国已出台的关于水源/地源热泵的国家标准主要有以下两本：产品标准《水源热泵机组》（GB/T 19409—2003）和工程标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366—2005）。其中，《水源热泵机组》（GB/T 19409—2003）标准于2003年11月25日发布，2004年6月1日实施，对水源热泵机组的术语和定义、形式和基本参数、技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等做了明确规定。《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366—2005）标准于2005年11月30日发布，2006年1月1日起实施，内容包括：术语；工程勘察；地埋管换热系统；地下水换热系统；地表水换热系统；建筑物内系统；整体运转、调试与验收。

水地源热泵面临的问题和解决措施

　　就目前地源热泵系统的发展情况来看，为了使其能够健康、安全、有序、高效地发展，真正做到节能减排，目前还存在一些问题迫切需要解决。
　　1、规范管理
　　地源热泵项目是一个系统工程，在实施过程中通常需要水文地质勘察、城市市政管理、地下水环保部门、机械、电力、建筑环境与设备等不同部门的协调配合。如果使用污水源热泵系统，还有可能需要和电厂、市政污水处理厂或其他有中水排放的相关企业与主管部门进行交涉。如果使用地表水系统，也必须得到地方江（河、湖）管理委员会和当地环保部门的支持才有可能顺利进行，所以需要对热泵系统的建设及运行进行统一规划管理。
　　2、财政鼓励
　　财政部和建设部的三批补贴基本涵盖了我国使用地源热泵系统的各个地区和地源热泵系统的各种使用类型，对其进一步发展起到了极大的推动作用。目前，国际油价、煤价的全线上涨必然会推动地源热泵系统发展的新浪潮，如果可以对企业的税收进行减免，对土地费用、用电价格等进行优惠，也将对推动其发展起到积极作用。
　　3、市场准入
　　为了更健康地发展地源热泵系统，避免不良竞争和市场的过度开发及其带来的不良影响，应该由相关政府部门对相关集成商的资质进行评定和认证，对设计、施工和监测部门建立专项资质管理制度，实行市场准入以及人员的培训上岗制，保证人员的技术和相关工程质量不断提高，同时对相关水资源的抽取和回灌进行监督检查，对超过一定面积的大型系统的立项组织相关专家进行评估。
　　4、标准规范
　　标准规范是技术发展的基础。目前我国对地源热泵系统建设进行指导的规范只有《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366—2005），此规范全面地涵盖了地源热泵系统工程的相关方面，但随着我国地源热泵技术的不断发展，还应该组织暖通空调、水文地质、环境保护、自动控制等不同领域的专家对该规范加快修订和补充，有效地指导行业发展。此外，对于地源热泵工程发展比较快的地区应当结合各自情况建立相应的实施细则。
　　5、基础性研究
　　虽然国家自然科学基金、地方政府与高校都对地源热泵系统专项项目如土壤换热、地下水回灌等进行过支持，但作为整体系统综合考虑，对于地源热泵技术应用的基础共性研究，例如我国目前水源地源热泵系统的适应性评价和环境影响评估的研究、各类地源热泵利用资源规划、地源热泵系统应用效果的检测与评价方法的研究也需要逐步推进。国家“十一五”科技攻关课题——水源地源热泵高效应用关键技术研究与示范就将以下研究内容作为其主要科研目的：构建全国地下水源、土壤源、地表水、海水以及城市污水源热泵系统工程设计数据库平台，研究水源地源热泵技术适宜性，研究土壤源热泵系统应用技术，研究水源热泵系统应用技术，研究与开发污水、海水源热泵系统取水及换热技术，开发水源地源热泵系统高效专用水源热泵机组，完成全国水源地源热泵应用区划。
　　6、经济问题
　　初投资问题：并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，地下钻孔埋管和打井都需要较大的工程建设费，尤其是在现场地质水文条件恶劣的情况下更为突出。在有些工程中，其地下钻孔埋管或打井费用甚至和地上空调系统的建设费用相接近。由于钻井费用可能占到整个系统初投资的50%以上，有些看重初投资的地产商可能会回到传统的空调形式。
　　安装维护：目前地源热泵系统的安装费用较高，与电制冷、天然气加热系统相比，地源热泵的维护费用显然是高的，尤其是地下水系统，它的回收期是5~8年；而且地源热泵系统的维护较为困难，这在一定程度上会影响它的使用。
　　7、设计问题
　　地源热泵系统的全年供冷供热性能与经济性强烈依赖于建筑的冷、热负荷计算，设备选用，和地下埋管或水井设计计算与施工。精心设计与精心施工的工程和粗制滥造的工程，无论在性能上、初投资上还是运行费用上以及使用寿命上都会有巨大的差别。
　　8、测试与评价
　　无论是哪种热源，地源热泵系统的监测是十分必要的，这样如果发现问题可以立即解决，同时可以防止系统对环境造成无法修复的破坏或者系统效率过低，目前我国大部分系统由于经济条件还无法进行全系统监测，那么一定要委托相关单位对系统运行进行全面的检测，这样才可以更加正确地对系统运行的经济性、环保性、安全性以及是否真正节能进行评价，才可以彻底改变之前此类系统“重安装、轻运行管理“的不良局面。通过检测还可以判断何时应该对系统进行调试、再调试、维修、改造，从而延长系统的使用寿命，通过最小的投资为开发商和用户带来更长远的利益。
　　9、行业宣传与人才培养
　　地源热泵作为一项成熟的技术，在国际上有各种研究及服务机构，例如国际地源热泵协会（IGSHPA）、国际能源组织热泵中心（IEA-HPPP）、国际地源热泵联盟（GHPC）、欧洲热泵协会（EHPA）等多种科研机构和行业联合机构分别从事研究开发、技术人员培养、设备效率提高、系统安装运行调试检测、行业宣传推广等活动。
论坛对行业宣传起到了非常大的推动作用，但对人才培养还有一定的局限性，一些地源热泵发展比较好的地区，及时组成了相关地方性行业机构。2006年年底，沈阳市率先成立沈阳市地源热泵协会，发挥桥梁纽带作用，沟通政府和企业，有效开展了地源热泵技术的科研攻关、技术培训、质量控制、信息交流，促进地源热泵技术的应用。2007年年底，北京市成立北京市新能源与可再生能源协会地源热泵专业委员会，该专委会将在协调研究机构、企业和政府的关系，争取获得政策上更大的扶持上做深入工作，在促进产业发展中心发挥作用。除了这两个地方协会的相关活动外，国际地源热泵协会中国地区委员会也曾经于2007年9月在国内开展过行业培训，就土壤源热泵的相关知识进行了讲解与联系，共有40家企业63位技术人员参加学习，对人才培养起到了一定的推动作用。但对于一项需要因地制宜衡量考虑利用的技术，更需要国内行业组织针对我国具体情况进行专向人才培养和技术推广，目前中国建筑业协会建筑节能分会地源热泵技术委员会已经正式成立，今后可以为行业发展提供更多的支持，对行业人员进行全方位培训和认证，彻底解决我国目前地源热泵发展三个主要问题：不该用的地方用；不会用的人用；不会运行的人在运行。从水文地质的勘察、系统设计、建造、调试、运行管理、维护等方面全面地提高行业素质，真正做到节能减排、环境保护。
　　10、相关设备问题
　　虽然现在政府在大力提倡地源热泵，但是地源热泵相关设备、材料、施工各个环节是不是达到要求，作为开发商，并没有任何部门和任何人给过他们明确的说法，而且因为地源热泵的基础投资相较传统的空调系统要高许多，一旦在运行中出现问题，开发商就会陷入“投了钱最后没落个好”的窘境。所以如何加强相关产品的检测、认证认可，从而给使用者信心，也是需要解决的问题。

水地源热泵技术城市级发展

　　北京：2005年底，北京市地源热泵应用面积700万平方米，2006年底超过900万平方米，其中地下水源热泵系统约占地源热泵系统供暖面积的67%，约600万平方米，截至2007年9月，北京已有1050万平方米的建筑采用浅层地温能供暖制冷。2009年至2010年，总应用面积累计超过1500万平方米，示范84万平方米，总结示范项目情况的成果，全面开展推广工作，并辐射周边省市。
　　沈阳：沈阳市在地源热泵技术城市级推广方面是力度最大的城市，被建设部确定为“推广应用地源热泵试点城市”。2004年以前沈阳市地源热泵供热面积只有183.85万平方米，2006年增加至312.3万平方米，至2007年6月在建面积已经达到1170.68万平方米，从2008年起，每年建设和应用地源热泵技术将不少于1600万平方米，其中新建1000万平方米，改建、改造600万平方米。至2010年底，计划全市实现地源热泵技术应用面积6500万平方米，预计占全市当期供热面积的32.5%。目前，全面推广地源热泵技术已列入沈阳市节能降耗工作重点，今后，全市富水和次富水地区的新建建筑，只要符合条件，原则上都要推广地源热泵技术。原有的公共建筑也要逐渐实施地源热泵技术改造，已建住宅则逐步改造，逐渐推广。政府将在政策上给予扶持，并制定相应的标准和企业准入制度。
　　青岛：从2006年起，青岛市建委将民用建筑可再生能源规模化应用工作列为重点工作之一。截止到2007年，全市共开工建设可再生能源建筑应用项目面积100多万平方米，2008年预计全市将新开工建设面积在300万平方米以上。2007年12月，青岛市人民政府办公厅下发《关于加快推进可再生能源建筑工程应用工作的通知》，确定了“十一五”期间“完成利用可再生能源技术建筑500万平方米，实现年节约标煤15万t，到2010年，可再生能源应用面积占新建建筑比例达到25%以上”的工作目标，部署了今后可再生能源建筑应用的重点工作。
　　重庆：2005年底，重庆市率先向建设部提出利用长江、嘉陵江江水发展淡水源热泵技术的建议，得到了建设部的大力支持。目前，利用嘉陵江江水的嘉陵江淡水源热泵应用技术检测基地已经建成；利用湖水水源的金科·天湖美镇淡水源热泵应用试点也已建成。2007年11月重庆市下发了《重庆市可再生能源建筑应用示范工程专项补助资金管理暂行办法》。在重庆市地源（淡水源）热泵“十一五”发展目标和规划中，在2006~2010年期间，浅层地能等可再生能源建筑应用面积要占到新建建筑面积的25%以上；到2020年，浅层地能等可再生能源建筑应用面积要占到新建建筑面积的50%以上。
　　大连：从2002年开始，大连市政府委托大连理工大学开展了关于污水（海水）源热泵技术的研究工作。2005年4月，大连市建委组织召开“大型热泵区域供热、供冷技术说明大会”，并且，市政府每年都举行“节能周宣传活动”，对水源热泵技术进行重点介绍。此外，大连市政府为推动海水源热泵在建筑中规模化应用城市级示范工作，制定了《大连市海水源热泵规模化应用城市级示范项目评估暂行办法》，在此基础上，还制定出台《海水源热泵技术规程》。在大连市海水源热泵城市级示范“十一五”规划中，明确了城市级示范的目标、原则、基本思路、工作重点。在“十一五”期间，全市计划完成海水源热泵供热、供冷面积1101万平方米。