熱點 | 解鎖夏熱冬冷地區(qū)淺層地?zé)衢_發(fā)利用路線

上世紀(jì)50年代，我國確立了以“秦嶺—淮河”為界的國內(nèi)冬季集中供暖分界線，南方不在集中供暖之列。進(jìn)入本世紀(jì)以來，南方地區(qū)冬季極端天氣屢屢出現(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展向好以及人民生活水平日漸提升形勢下，南方各地集中供暖呼聲日漸高漲，夏熱冬冷地區(qū)尤為強烈。

1.夏熱冬冷地區(qū)供熱(制冷)需求增長具有現(xiàn)實基礎(chǔ)

全國氣候區(qū)域分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。其中夏熱冬冷地區(qū)大致包括長江中下游地區(qū)及其延伸領(lǐng)域，該地區(qū)涉及16個省、市、自治區(qū)，面積達(dá)180萬平方公里，人口有5億之眾。該氣候區(qū)夏季氣溫高于35℃以上的時間有20天左右，最熱時氣溫高達(dá) 41℃以上。該地區(qū)全年相對濕度高，年平均相對濕度在70%～80%左右，有時達(dá)到90%以上。人體所感受到的溫度是氣溫和濕度共同作用的結(jié)果，濕度每增加10%，人體感受到的溫度則降低1℃。夏熱冬冷地區(qū)冬季平均溫度雖然在0℃以上，但其濕度遠(yuǎn)高于北方，導(dǎo)致冬季體感寒冷。本世紀(jì)以來極端天氣讓南方地區(qū)廣大民眾追求冬季集中供暖的愿望進(jìn)一步強烈起來，目前集中供暖已開始在部分地區(qū)實踐。

2.淺層地?zé)嵩谙臒岫涞貐^(qū)集中供暖(制冷)中可發(fā)揮重要作用

按照目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，淺層地?zé)崾侵?00米以淺的土壤、地下水以及地表水蘊含的熱能。夏熱冬冷地區(qū)具有廣闊的土地面積和豐富的地表水資源，推廣使用地源熱泵技術(shù)具有得天獨厚的條件。

國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2018年四川、浙江等9省份年地表水資源量在8000億立方米規(guī)模以上，高于全國平均水平，具有開展水源熱泵項目的天然條件。江水的夏季月平均溫度為22-25℃，冬季月平均溫度為 11-16℃，水溫日變化幅度不超過0.5℃，是一種具有良好品質(zhì)的穩(wěn)定的冷熱源。

城市污水也是重要熱源，將污水中的熱量予以利用是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。目前國內(nèi)部分城市已開啟污水熱源利用方面的工程。夏熱冬冷地區(qū)是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，城市化和工業(yè)化程度高，人均水資源利用量在全國居于領(lǐng)先水平。江蘇2018年的人均水資源利用量達(dá)到736立方米，位居黑龍江之后，排名全國第二，安徽、江西、湖南的人均用水量均在500立方米以上。國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2018年全國城市污水處理能力達(dá)到1.8億立方米。綜合考慮人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及人均水資源利用等指標(biāo)，估計夏熱冬冷地區(qū)城市污水量至少占全國總量的1/3以上。未來污水源是夏熱冬冷地區(qū)供熱的熱源之一。

3.夏熱冬冷地區(qū)在國內(nèi)淺層地?zé)衢_發(fā)存在問題

3.1應(yīng)用領(lǐng)域單一，以城市新區(qū)公用建筑為主

目前地源熱泵供暖制冷項目應(yīng)用領(lǐng)域相對單一，已有的項目主要集中在車站、機場、商場、醫(yī)院以及學(xué)校等公用建筑領(lǐng)域，項目選址新區(qū)居多，公用建筑居多，民用住宅領(lǐng)域占比相對較少。從施工約束條件看，地源熱泵項目在民宅應(yīng)用易受容積率過高的限制。由于涉及鉆孔與設(shè)備安裝，地源熱泵項目實施需要有一定的占地面積，實踐中發(fā)現(xiàn)容積率低于0.6是地源熱泵在民用住宅得以推廣的必要條件。水平埋管地源熱泵占地面積大,垂直埋管地源熱泵施工雖然占地面積小,但是鉆探工程深度增加或?qū)е率┕るy度加大并提高投資費用。

3.2 地源熱泵項目初投資高

地源熱泵的能效較普通空調(diào)和空氣源熱泵整體要好。其最大的短板是初投資較高，往往超出用戶承受能力。設(shè)燃煤鍋爐房初投資為1，則地下水源熱泵系統(tǒng)初投資約為1.25-2.8，土壤源熱泵系統(tǒng)初投資約為2-3.2。地源熱泵項目很多情況下靜態(tài)增量投資回收期高達(dá)10年，運行費用低并不一定足以抵消其高額初投資的不足。

3.3地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的“便捷化”程度有待進(jìn)一步提升

地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的便捷程度目前還不夠高。由于對熱泵基本知識普及不夠，忽略了對從業(yè)人員、熱用戶以及生產(chǎn)廠家熱泵基本知識的普及教育，導(dǎo)致民眾對熱泵技術(shù)的基本知識缺乏全面了解和深入理解。熱用戶對采用熱泵技術(shù)的認(rèn)知度不夠，施工方對施工質(zhì)量的嚴(yán)肅性認(rèn)識不足。項目運維人員常在不了解系統(tǒng)性能與特性的情況下進(jìn)行操作，導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率下降，其中熱平衡問題出現(xiàn)就是典型的例子。

4.未來夏熱冬冷地區(qū)淺層地?zé)衢_發(fā)利用路線圖

4.1堅持區(qū)域集中式冷熱聯(lián)供發(fā)展的基本宗旨

針對夏熱冬冷地區(qū)大規(guī)模鋪設(shè)管網(wǎng)和改造建筑實施集中供熱不經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實，可以探索以局部地區(qū)為單元的分布式集中供熱(制冷)發(fā)展路線，重視以小區(qū)為單元的集中供暖(制冷)。小區(qū)集中供暖不需要采用大規(guī)模的集中熱源，可應(yīng)用新型能源，且管網(wǎng)的敷設(shè)相對簡單，應(yīng)該是夏熱冬冷地區(qū)主流集中供熱(制冷)發(fā)展模式。

4.2因地制宜，多區(qū)域、多層次推進(jìn)水地源熱泵項目

一是擴(kuò)大在城市新區(qū)的推廣范圍，鼓勵在公用建筑、別墅群、聯(lián)排別墅區(qū)實施地源熱泵工程，穩(wěn)定和鞏固原有的發(fā)展路線。公用建筑和別墅區(qū)建設(shè)地源熱泵項目基本不受工程施工空間要求限制，且公用建筑運營方及別墅區(qū)住戶一般具有相應(yīng)的設(shè)備安裝費用支付能力，不會受到經(jīng)濟(jì)能力因素的制約。

二是向普通民用住宅領(lǐng)域滲透拓展。對于具備施工條件的普通住宅小區(qū)，無論是位于城市新區(qū)還是老區(qū)，均可嘗試推廣，此路徑的實施需要政策方面予以強力跟進(jìn)，必要時需要予以補貼。地源熱泵項目若僅僅局限于公用建筑和別墅、高檔小區(qū)，其利用推廣效果會打折扣。要盡可能拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，實現(xiàn)地?zé)豳Y源惠及大眾的目標(biāo)。

三是與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，在農(nóng)村普及推廣。農(nóng)村發(fā)展地源熱泵項目最大的優(yōu)勢是農(nóng)村住宅區(qū)具備充足的施工土地面積。未來隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，農(nóng)村的住宅可能出現(xiàn)集中和連片建設(shè)的發(fā)展格局，類似于城市的小區(qū)。農(nóng)村高層建筑比較少，不存在容積率的限制，應(yīng)該非常有利于實施地源熱泵工程。目前華東和華中地區(qū)農(nóng)村人口接近2.5億，是非常大的市場空間。

四是堅持因地制宜思路，發(fā)展土壤源、水源和污水源熱泵。夏熱冬冷地區(qū)淺層地?zé)豳Y源豐富，地表水資源也充足，也有一定的污水源資源，可按照“宜土則土，宜水則水”的原則推廣水地源熱泵工程。

5.有關(guān)政策保障方面的建議

5.1明確集中供暖政策導(dǎo)向，給市場積極信號

夏熱冬冷地區(qū)除合肥、揚州等少數(shù)城市開展集中供暖試點外，多數(shù)地區(qū)處在觀望狀態(tài)。不少城市有針對地源熱泵的鼓勵措施，但沒有相關(guān)的集中供熱規(guī)劃和指導(dǎo)性意見，導(dǎo)致政策銜接不順暢。因此對城市局部地區(qū)建設(shè)熱網(wǎng)以及以小區(qū)為單元的新型集中供暖從政策導(dǎo)向方面應(yīng)予以積極肯定，并出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2加大對農(nóng)村地源熱泵項目的政策扶持

農(nóng)村居民受收入水平限制，對地源熱泵項目接納程度有限。不妨借鑒河北等地在農(nóng)村推廣地源熱泵項目的經(jīng)驗，由政府對安裝地源熱泵住戶進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備補貼，住戶僅負(fù)擔(dān)少部分費用。夏熱冬冷地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平普遍較高，地方財政、人均收入在全國位居前列。在全國系統(tǒng)推進(jìn)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)行動計劃形勢下，結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施，在農(nóng)村推廣地源熱泵項目應(yīng)更加可行。

5.3為施工企業(yè)和設(shè)備制造商攜手降低成本創(chuàng)造條件

充分發(fā)揮住建管理部門、供熱協(xié)會、熱泵聯(lián)盟的作用，為地源熱泵設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)與施工企業(yè)協(xié)作搭橋牽線，共同降低設(shè)備制造和施工成本。在地源熱泵項目推廣和應(yīng)用初期，政府給予設(shè)備供應(yīng)和施工方一定的補貼是必要的。但是地源熱泵行業(yè)若想在市場中站穩(wěn)腳跟，強化自身發(fā)展內(nèi)力是根本之策。產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)需要緊密協(xié)作，通過管理與技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)降低成本，不斷提升競爭力。

結(jié)語

我國提出能源革命戰(zhàn)略的目的在于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提升發(fā)展水平，滿足人民群眾日益增長的物質(zhì)生活需要。夏熱冬冷地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展走在全國前列，開發(fā)利用地?zé)崮?/strong>是兼顧踐行能源革命戰(zhàn)略和提升人民生活水平的創(chuàng)新之舉，符合我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)。政府、企業(yè)和消費者應(yīng)發(fā)揮好創(chuàng)新“集成”之力，讓取之不盡的地?zé)豳Y源持續(xù)為廣大民眾生活質(zhì)量的提升做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)(略)

基金項目：中國工程院重點咨詢項目《中國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)規(guī)劃和布局戰(zhàn)略研究》(二期)，2019-XZ-35

(注：本文有刪減。原文刊登于《挪寶集團(tuán)·2020第十二屆中國國際地源熱泵行業(yè)高層論壇論文集》)