根据部领导的指示,3月9日,建设部调研小组与北京市建委的有关同志,对北京市利用地源热泵技术的情况进行了调研。调研组与恒有源科技发展有限公司、北京友谊医院、山东富尔达公司、中电国华北京热电分公司等单位的负责人和技术专家进行了座谈,并实地考察了海淀区法院大楼等利用地源热泵技术的示范工程,通过会议座谈、实地考察、资料查考,并会同有关专家研究讨论,对于北京市利用地源热泵的状况有了初步了解,现将有关情况报告如下:
一、关于地源热泵技术及在全国的应用概况
地源热泵是一个广义的术语,它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的系统,即地下土壤热交换器地源热泵系统、地下水热泵系统、地表水(湖水、河水、海水及污水)热泵系统。
地源热泵供暖(冷)系统通过吸收大地的能量,包括土壤、井水、湖泊等天然能源,冬季从大地吸收热量,夏季向大地放出热量,再由热泵机组向建筑物供冷供热,是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调供暖系统,可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物。据专家测算,我国浅层地能资源潜力巨大,仅百米内的土壤每年可采集的低温能量约为1.5×1012kw,而百米内地下水的每年可采集的低温能量约为2.2×108kw,分别相当于目前我国发电装机容量4亿kw的3750倍和一半。
地源热泵系统在冬季供暖时,不需要锅炉或增加辅助加热器,没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放,因而无污染。由于是分散供暖,大大提高了城市能源安全。简单的系统组成,使得地源热泵系统无需专人看管,也无需经常维护,运行和维护费用低。简单的控制设备,运行灵活,系统可靠性强。没有冷却塔和其它室外设备,节省占地和空间。通常机组寿命均在15年以上。供暖(冷)的同时,可提供生活热水。
20世纪50年代欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮,直到20世纪70年代,世界石油危机使得人们关注节能、高效用能,地源热泵的推广应用迅速展开。经过近50年的发展,地源热泵技术在北美和欧洲已经非常成熟,是一种广泛采用的供热空调系统,有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。在美国地源热泵系统占整个供暖空调系统的20%,是美国政府极力推广的节能环保技术。目前美国地源热泵的销售数量以每年20%的速度递增。
在我国,地源热泵的研究起始于20世纪80年代,最近5年该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界热门的研究课题,并开始大量应用于工程实践,与此相关的热泵产品应运而生,掀起了一股“地热空调”的热潮。在工程应用方面,地下水地源热泵应用最多,主要采用“异井抽灌”和“单井抽灌”技术,最大单项工程建筑面积已达16万平方米。土壤源地源热泵发展最快,最大单项工程建筑面积已达13万平方米。1996年至今,在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海、西藏等地建成了地源热泵工程,全国地源热泵系统的应用估计超过2000万平方米,地源热泵技术正被越来越多的人们所了解。
二、北京市地源热泵应用情况和未范项目节能效果分析
(一)应用情况
近几年来,北京利用地源热泵技术为建筑物供暖(冷)的工程项目数量迅速增加。到2004年底,北京有500多万平方米的建筑利用地源热泵系统供暖(冷)。既有普通住宅、办公大楼、高级宾馆,也有学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、档案馆、体育场馆、厂房、污水场站、景观水池等。大的建筑如金四季购物中心有118000平方米,小的建筑如海淀外国语学校体育馆4000平方米。恒有源科技发展有限公司自2001年在北京推出中央液态冷热源环境系统后,到2004年10月,应用工程已超过百项,面积达到200多万平方米。
据初步了解,目前,已经形成了一批提供供热泵技术、产品和服务的厂家,如北京恒有源科技发展有限公司、山东富尔达公司、法国CIAT公司、清华同方、富莱克斯、上海开利、中科能、东宇制冷、山东荷泽热泵厂等。还有一批从事地源热泵技术设计的单位。在北京地区,掌握地源热泵技术的系统集成商大约有20多家。
(二)示范项目节能效果分析
1、海淀区政府项目。该建筑为办公楼,建筑面积57000平方米,为普通非保温建筑。2003-2004年一个采暖季,在既供暖、又供新风和热水的情况下,每平方米耗电量31.91度,折合标准煤12.5公斤。如与采用燃煤锅炉房供暖能耗每平方米25公斤标准煤相比①,节能50%。
2、海淀区法院项目。该建筑为办公楼,建筑面积28978平方米,为普通非保温建筑。2003-2004年一个采暖季,在既供暖、又供新风和热水的情况下,每平方米耗电量26.12度,折合标准煤10.23公斤。如与采用燃煤锅炉房供暖,能耗每平方米25公斤标准煤相比,节能59%。
3、松麓饭店项目。该项目属于宾馆建筑,建筑面积10400平方米,是既有的普通非保温建筑。也是北京市统计局信息咨询中心监测的11个采用地源热泵技术中耗能排行第二高的项目,2003-2004年一个采暖季,在既供暖,又大量供应热水的情况下,每平方米耗电48.82度,折合标准煤19.13公斤,如与原燃煤锅炉房供暖能耗每平方米25公斤标准煤相比,节能24%。
4、北京菊儿胡同小区。该小区用地下水热泵供暖。每平米供暖折标准煤15公斤,比原燃煤锅炉房供暖能耗每平方米25公斤标准煤相比,节能40%,投资增量回收期约为6年。
5、初步结论
能耗。通过对典型项目的比较分析,使用地源热泵技术,仅供暖,可节省能源30-50%。
初投资。根据现有实际工程测算,地下水式地源热泵,系统初投资为300-400元/平方米;土壤地源热泵系统,初投资约为350-450元/平方米。总体地说,初投资比之目前常规燃煤锅炉房供暖系统,高出1-3倍,比之热电联产集中供热系统,高出34%-150%。但这种比较均未计算传统供热输送基础设施投资,也未量化计算地源热泵系统除供暖,还能制冷,提供新风、热水带来的成本节约。
运行费用。根据北京市统计局信息咨询中心对采用地源热泵技术的11个项目的冬季运行分析报告,在供暖的同时,还供冷、供热水、新风的情况下,单位面积费用支出从9.48-28.85元不等,63%的项目低于燃煤集中供热的采暖价格,全部被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格。据专家初步计算,使用地源热泵技术,投资增量回收期约为4-10年。
三、推广应用中的主要问题
目前,地源热泵技术在推广应用过程中存在的主要问题表现在:
(一)认识问题。由于我国长期以来对于节约能源和保护环境的宣传教育不够,没有形成强大公共舆论和社会环境,使得社会各方对于使用节能技术和设备缺乏紧迫感,积极性、主动性不够。此外,地源热泵技术开发使用过程短,社会对其认知不足,尤其是业主单位的主要决策人员的认知不足,直接影响此项新型能源技术的广泛使用。
(二)价格问题。地源热泵技术的初投资看似偏高影响着一些业主对于采用该技术的选择。但该系统免除了能源传递输送过程的基础设施投资,以及该系统还能同时供冷和供新风,综合成本大大节约的这种价格优势。并未能被业主全面认识。
(三)设计问题。设计单位普遍对此项能源技术不甚了解,在设备选型中不予使用或者使用不恰当。北京市有设计单位500多家,但对于地源热泵技术具有全面系统了解并能够应用的,为数很少。在调查中我们也看到某使用单位在使用该技术的过程中出现了设计偏于保守,设备数量配置偏多的情况。
(四)传统能源使用的惯性。如北京市已经形成了使用传统能源的基础设施、管理服务设施和体系,传统的能源使用方式也在进行技术改造,扩大用户,形成规模,事实上形成了与新型可再生能源使用的竞争和冲突问题。
四、几点建议
(一)即刻着手组织进行科学权威的经济、技术、环境评价。为了科学、慎重、有效地推广使用地源热泵技术,应当由有关主管部门,按照规定的程序,对于该技术及其使用效果,进行经济、技术、环境的权威评价,以明确其宜使用范围,使用的限制条件,必须配套使用的技术、设备,与技术使用相应必须采取的保护环境和生态的措施等,为推广这一技术打好基础。
(二)在能源使用政策中给予新型可再生能源以应有的地位。政府的能源使用政策对于推广新型能源的使用至关重要。例如北京市“煤改气”的政策,就彻底改变了该市原有的能源使用结构。国家和地方的能源政策应当给予浅层地热能源以应有的地位,逐步地建立起不可再生能源和可再生能源相结合,新型可再生能源比重不断加大的能源使用结构。
(三)制定地方能源使用种类和区域布局的专门规划,明确地方的能源使用技术路线,从整体规划中安排新型可再生能源的使用范围。目前,能源的使用存在多种可替代的产品结构和技术路线。各地方应当根据本地能源的自然分布情况、能源使用的历史和现实、基础设施状况,本着加大使用新型可再生能源种类、数量的思想,进行综合的技术经济分析,进行能源使用结构和区域布局的总体规划,注意提高新型可再生能源的使用比重。
(四)制定鼓励使用新型可再生能源的经济政策。业主是建筑物使用何种能源的决策者,业主的决策依据更多地偏重于经济性。因此,可以采取如下的政策措施,剌激业主使用新型可再生能源替代传统能源。
1、通过新型可再生能源技术进步等途径降低能源的最终产品使用价格。
2、对于使用可再生能源的业主减免税负、给予补贴。对于确实没有使用传统能源基础设施的工程建设项目减免应当缴纳的基础设施配套费。对于新型可再生能源技术、设备提供商适当减免营业税。
3、对使用不可再生能源的供热、供冷系统适当征收能源使用税,提高不可再生能源的最终使用价格。
4、建立节能技术开发、投入的政策性融资机制,对于新型可再生能源的研制和相应投资部分给予全额或适当额度的贴息贷款。
5、推出建筑物使用过程能源消耗和能源成本的标准计算方法,并在建设工程竣工验收报告和售房说明书中明确标识,引导全社会树立建筑物全寿命能源消耗和能源成本的意识,正确进行能源使用投资选择。
(五)使设计开发单位成为新型可再生能源使用的积极倡导者和实践者。一方面。尽快地制定成熟的可再生能源的使用规范和标准,使得新型可再生能源的使用有规范、标准可依;另一方面,要定期对于设计人员进行继续教育,将一些有关节约能源的规范和技术做为强制性的继续教育的内容,使设计人员能够掌握最新的节能技术,并在设计中加以贯彻和应用。
(六)对于政府投资工程,强制使用技术成熟的可再生能源替代传统能源。建设行政主管部门等相关部门可联合要求政府投资工程限时达到节能标准。地方可以结合本地实际情况,制定政府投资工程推荐使用新技术、新材料、新工艺一览表,将一些成熟的节能技术列入其中;同时加强对于政府投资工程的施工图审查,将使用节能技术的情况作为审查的重要内容。
(七)加大对于传统的能源使用制度的改革。通过供热制度改革,将政府的暗补改为明补,将居民的间接消费变为直接消费,建立节约能源,促进使用新型可再生能源的利益机制。
(八)加强对于相关的科学研究的投入和推广。国家对于节能效益显著,具有良好应用前景的新型可再生节能技术的基础研究,应当给予一定的研究经费支持,对于具有商业价值的应用研究,应当以企业为主体展开。建设行政主管部门应当建立一个建筑节能技术及相关技术的宣传推广平台,在该平台上,及时公布一些技术成熟、经济可行的节能技术。建设行政主管部门还可以推出节能示范工程,将其所使用新型节能材料、技术、工艺给予权威展示,也是一个很好的宣传推广途径。
①据涂逢祥、王庆一《建筑节能研究报告》。1980-1981年北京市居住建筑节能设计标准规定的基准数,即通用设计计算值,采暖能耗相当于每平方米消耗标准煤25公斤。