熱點(diǎn) | 解鎖夏熱冬冷地區淺層地熱開(kāi)發(fā)利用路線(xiàn)

上世紀50年代，我國確立了以“秦嶺—淮河”為界的國內冬季集中供暖分界線(xiàn)，南方不在集中供暖之列。進(jìn)入本世紀以來(lái)，南方地區冬季極端天氣屢屢出現，在經(jīng)濟發(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，夏熱冬冷地區尤為強烈。

1.夏熱冬冷地區供熱(制冷)需求增長(cháng)具有現實(shí)基礎

全國氣候區域分為嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。其中夏熱冬冷地區大致包括長(cháng)江中下游地區及其延伸領(lǐng)域，該地區涉及16個(gè)省、市、自治區，面積達180萬(wàn)平方公里，人口有5億之眾。該氣候區夏季氣溫高于35℃以上的時(shí)間有20天左右，最熱時(shí)氣溫高達 41℃以上。該地區全年相對濕度高，年平均相對濕度在70%～80%左右，有時(shí)達到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℃。夏熱冬冷地區冬季平均溫度雖然在0℃以上，但其濕度遠高于北方，導致冬季體感寒冷。本世紀以來(lái)極端天氣讓南方地區廣大民眾追求冬季集中供暖的愿望進(jìn)一步強烈起來(lái)，目前集中供暖已開(kāi)始在部分地區實(shí)踐。

2.淺層地熱在夏熱冬冷地區集中供暖(制冷)中可發(fā)揮重要作用

按照目前行業(yè)標準，淺層地熱是指200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。

國家統計局數據顯示，2018年四川、浙江等9省份年地表水資源量在8000億立方米規模以上，高于全國平均水平，具有開(kāi)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(guò)0.5℃，是一種具有良好品質(zhì)的穩定的冷熱源。

城市污水也是重要熱源，將污水中的熱量予以利用是實(shí)現循環(huán)經(jīng)濟促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的有效途徑之一。目前國內部分城市已開(kāi)啟污水熱源利用方面的工程。夏熱冬冷地區是國內經(jīng)濟發(fā)達地區，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。國家統計局的數據顯示，2018年全國城市污水處理能力達到1.8億立方米。綜合考慮人口、經(jīng)濟發(fā)展水平以及人均水資源利用等指標，估計夏熱冬冷地區城市污水量至少占全國總量的1/3以上。未來(lái)污水源是夏熱冬冷地區供熱的熱源之一。

3.夏熱冬冷地區在國內淺層地熱開(kāi)發(fā)存在問(wèn)題

3.1應用領(lǐng)域單一，以城市新區公用建筑為主

目前地源熱泵供暖制冷項目應用領(lǐng)域相對單一，已有的項目主要集中在車(chē)站、機場(chǎng)、商場(chǎng)、醫院以及學(xué)校等公用建筑領(lǐng)域，項目選址新區居多，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用易受容積率過(guò)高的限制。由于涉及鉆孔與設備安裝，地源熱泵項目實(shí)施需要有一定的占地面積，實(shí)踐中發(fā)現容積率低于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導致施工難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(hù)承受能力。設燃煤鍋爐房初投資為1，則地下水源熱泵系統初投資約為1.25-2.8，土壤源熱泵系統初投資約為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)應用的“便捷化”程度有待進(jìn)一步提升

地源熱泵技術(shù)應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(hù)以及生產(chǎn)廠(chǎng)家熱泵基本知識的普及教育，導致民眾對熱泵技術(shù)的基本知識缺乏全面了解和深入理解。熱用戶(hù)對采用熱泵技術(shù)的認知度不夠，施工方對施工質(zhì)量的嚴肅性認識不足。項目運維人員常在不了解系統性能與特性的情況下進(jìn)行操作，導致系統運行效率下降，其中熱平衡問(wèn)題出現就是典型的例子。

4.未來(lái)夏熱冬冷地區淺層地熱開(kāi)發(fā)利用路線(xiàn)圖

4.1堅持區域集中式冷熱聯(lián)供發(fā)展的基本宗旨

針對夏熱冬冷地區大規模鋪設管網(wǎng)和改造建筑實(shí)施集中供熱不經(jīng)濟的現實(shí)，可以探索以局部地區為單元的分布式集中供熱(制冷)發(fā)展路線(xiàn)，重視以小區為單元的集中供暖(制冷)。小區集中供暖不需要采用大規模的集中熱源，可應用新型能源，且管網(wǎng)的敷設相對簡(jiǎn)單，應該是夏熱冬冷地區主流集中供熱(制冷)發(fā)展模式。

4.2因地制宜，多區域、多層次推進(jìn)水地源熱泵項目

一是擴大在城市新區的推廣范圍，鼓勵在公用建筑、別墅群、聯(lián)排別墅區實(shí)施地源熱泵工程，穩定和鞏固原有的發(fā)展路線(xiàn)。公用建筑和別墅區建設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(yíng)方及別墅區住戶(hù)一般具有相應的設備安裝費用支付能力，不會(huì )受到經(jīng)濟能力因素的制約。

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，無(wú)論是位于城市新區還是老區，均可嘗試推廣，此路徑的實(shí)施需要政策方面予以強力跟進(jìn)，必要時(shí)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，其利用推廣效果會(huì )打折扣。要盡可能拓展其應用領(lǐng)域，實(shí)現地熱資源惠及大眾的目標。

三是與新農村建設相結合，在農村普及推廣。農村發(fā)展地源熱泵項目最大的優(yōu)勢是農村住宅區具備充足的施工土地面積。未來(lái)隨著(zhù)鄉村振興戰略的實(shí)施，農村的住宅可能出現集中和連片建設的發(fā)展格局，類(lèi)似于城市的小區。農村高層建筑比較少，不存在容積率的限制，應該非常有利于實(shí)施地源熱泵工程。目前華東和華中地區農村人口接近2.5億，是非常大的市場(chǎng)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。夏熱冬冷地區淺層地熱資源豐富，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向，給市場(chǎng)積極信號

夏熱冬冷地區除合肥、揚州等少數城市開(kāi)展集中供暖試點(diǎn)外，多數地區處在觀(guān)望狀態(tài)。不少城市有針對地源熱泵的鼓勵措施，但沒(méi)有相關(guān)的集中供熱規劃和指導性意見(jiàn)，導致政策銜接不順暢。因此對城市局部地區建設熱網(wǎng)以及以小區為單元的新型集中供暖從政策導向方面應予以積極肯定，并出臺相關(guān)標準。

5.2加大對農村地源熱泵項目的政策扶持

農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(hù)進(jìn)行相應的設備補貼，住戶(hù)僅負擔少部分費用。夏熱冬冷地區經(jīng)濟發(fā)展水平普遍較高，地方財政、人均收入在全國位居前列。在全國系統推進(jìn)藍天保衛戰行動(dòng)計劃形勢下，結合新農村建設及鄉村振興戰略實(shí)施，在農村推廣地源熱泵項目應更加可行。

5.3為施工企業(yè)和設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(mén)、供熱協(xié)會(huì )、熱泵聯(lián)盟的作用，為地源熱泵設備生產(chǎn)企業(yè)與施工企業(yè)協(xié)作搭橋牽線(xiàn)，共同降低設備制造和施工成本。在地源熱泵項目推廣和應用初期，政府給予設備供應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(chǎng)中站穩腳跟，強化自身發(fā)展內力是根本之策。產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節需要緊密協(xié)作，通過(guò)管理與技術(shù)創(chuàng )新持續降低成本，不斷提升競爭力。

結語(yǔ)

我國提出能源革命戰略的目的在于優(yōu)化能源結構，提升發(fā)展水平，滿(mǎn)足人民群眾日益增長(cháng)的物質(zhì)生活需要。夏熱冬冷地區經(jīng)濟發(fā)展走在全國前列，開(kāi)發(fā)利用地熱能是兼顧踐行能源革命戰略和提升人民生活水平的創(chuàng )新之舉，符合我國區域經(jīng)濟發(fā)展目標。政府、企業(yè)和消費者應發(fā)揮好創(chuàng )新“集成”之力，讓取之不盡的地熱資源持續為廣大民眾生活質(zhì)量的提升做出貢獻。

參考文獻(略)

基金項目：中國工程院重點(diǎn)咨詢(xún)項目《中國地熱產(chǎn)業(yè)規劃和布局戰略研究》(二期)，2019-XZ-35

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