李驥：大型熱泵區域能源站在清潔能源取暖中的應用

中國建筑科學(xué)院建筑環(huán)境與節能研究院熱泵與蓄能研究中心高工 李驥

今天我講的題目是“大型熱泵區域能源站在清潔能源取暖中的應用”，主要講兩點(diǎn)，一個(gè)是熱泵的利用，一個(gè)是清潔能源的利用。今天分享這些案例，包括新的利用模式，我個(gè)人希望通過(guò)這個(gè)案例，給行業(yè)一些信心，因為這種利用模式，是有它的前景的，今天分享很多我們實(shí)施的案例，確確實(shí)實(shí)取得一些實(shí)際的成果，包括有很多我們的運行數據。

我是來(lái)自建研院的，叫李驥，背景不說(shuō)了，包括任務(wù)原理不說(shuō)了，這是習主席提出來(lái)的，主要幾類(lèi)利用，第一類(lèi)我們目前做的比較多的項目，利用預熱的項目，去年國家推出新能源取暖，很多地方在推這個(gè)取暖的時(shí)候，有很多模式，我們通過(guò)調研發(fā)現，中國的北方，河南、河北很多地方，其實(shí)有很多的工業(yè)預熱是可以利用的，而我們很多人沒(méi)有做一些工作。這個(gè)工作，我們利用的合理的話(huà)，通過(guò)熱工程技術(shù)，是能夠得到很好的利用的，我去年走訪(fǎng)了很多地方，中國北方很多縣城沒(méi)有城市供熱的，加上縣城的經(jīng)濟水平又比較落后，采暖費用，你的運行費用一平米不能超過(guò)20塊錢(qián)，你用什么模式？當然有人說(shuō)用地熱，有的地方?jīng)]有地熱，我覺(jué)得工業(yè)預熱是很好的模式，這是我們在河南省新鄉市做的一個(gè)余熱項目，三百多萬(wàn)平方米。我們第一，對余熱這個(gè)項目的利用，它是供暖項目，設計上面要有保障，我們調研它整個(gè)采暖期的冷卻塔的供回水溫度，我們發(fā)現最低的時(shí)候30多度，因為他有化工的加熱的處理過(guò)程，把預熱用熱泵簡(jiǎn)單提一下的話(huà)，是很好的熱源，包括水溫、水質(zhì)、水量我們做了深入的調研，這個(gè)項目我們覺(jué)得可以實(shí)施的，我們提出了兩種方案，一種是集中建能源站，一種分散來(lái)建。

我們提倡用后面的方案，有什么好處呢？我們可以分布投入，分布實(shí)施，例如水環(huán)熱泵，這些項目都是些投資項目，縣城里面可能經(jīng)濟并不是很好，可能這個(gè)收益率并不是特別好。30度的水經(jīng)過(guò)換熱以后，輸送到每個(gè)地塊，每個(gè)地塊里面建一個(gè)20多平方米的建能源站，對整個(gè)縣城進(jìn)行供熱，我們做的投資測算，我平米收十八九塊錢(qián)的供熱費用，收四五十塊錢(qián)左右的配套費，這個(gè)項目投資收益率達到10以上。

第一種預熱利用，第二種地源熱泵利用，這個(gè)項目很多人也參與過(guò)，這是我們院完成的科研性研究，北京通州副中心是北京市所有的政府機構所在地，都用地源熱泵解決這個(gè)問(wèn)題，可能很多人一生都碰不到這樣的項目，你在這么大的區域里面，全用地源熱泵解決這個(gè)問(wèn)題，也是顯示北京市政府的決心，我們一起做這個(gè)項目，最后這個(gè)項目打一萬(wàn)兩千個(gè)多孔，建成之后是世界最大的地源熱泵項目，當時(shí)主要做這個(gè)項目一個(gè)訴求，就是北京政府提出了這個(gè)區域內可再生利用率達到40%，一個(gè)建筑物的可再生利用率達到40%的話(huà)，一定是以地源熱泵為主的，后來(lái)我們提供了一些方案。

包括我們做的一些地埋管的勘測，包括一些計算，包括流程圖，包括布置，這個(gè)項目目前正在實(shí)施，以后大家可以參觀(guān)這個(gè)項目，包括我們去年在陜西做的一個(gè)項目，我剛剛說(shuō)了，上一個(gè)項目可能是我們最大的一個(gè)地源熱泵的工建的項目，這個(gè)項目可能是地源熱泵的軍用建筑的項目，陜西的寶雞，大概有5個(gè)地塊，目前實(shí)施了可能將近一半左右，將近80萬(wàn)平米的利用，利用的是能源總線(xiàn)的概念，可能同濟大學(xué)的老師一直在提總線(xiàn)，可能并沒(méi)有利用，但是這個(gè)項目確實(shí)實(shí)實(shí)在在的應用了，所有的地塊，都是水，都提到能源總線(xiàn)上面，通過(guò)總線(xiàn)完成換熱的交換。

其實(shí)我要說(shuō)的寶雞并不是一個(gè)經(jīng)濟發(fā)達的區域，它的樓盤(pán)賣(mài)四五千塊錢(qián)一平米，這個(gè)項目完全通過(guò)投資模式來(lái)運行的，收費并不高，其實(shí)運行的很好。我的意思是說(shuō)，地源熱泵如果設計的合理我們是可以得到一個(gè)很好的效果的。去年，這個(gè)投資商委托我們對這個(gè)項目做了一些測試，測試數據跟大家分享一下，整個(gè)項目大概幾千個(gè)孔，經(jīng)過(guò)我們的調試，我們達到平衡。最后系統的CUP是3.3，首先第一系統CUP3.3就不低了，但是當時(shí)我們去的時(shí)候，那臺設備主機是有問(wèn)題的，他們當時(shí)業(yè)主和設備廠(chǎng)家還在扯皮，我們走了之后據說(shuō)調好了，據說(shuō)CUP達到3.9，因為我們并沒(méi)有實(shí)測，我個(gè)人覺(jué)得3.9的數據是可信的。

這么大規模的地區用地源熱泵能夠達到CUP3.9這種效率的話(huà)這是一個(gè)很好的運用了，所以我通過(guò)這個(gè)項目表達了一個(gè)信心，我們區域的地源熱泵是可以做到很好的，我們不是管投資的經(jīng)濟模式，減排，經(jīng)濟效益，都能達到一個(gè)很好的效果，如果我們真的把項目做好的話(huà)，這是實(shí)實(shí)在在的運行數據。

第二個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)一下，這個(gè)項目也很有名，北苑家園，我們十幾年前做的一個(gè)項目，這個(gè)項目運行了十幾年了，目前運行很穩定，去年我們走訪(fǎng)這個(gè)項目說(shuō)一年的運行費用，可能采暖費用七八塊錢(qián)，我們知道，在北京采暖費用是收30的，你如果運行費用是七八塊錢(qián)的話(huà)，那么這個(gè)項目經(jīng)濟是非常好的。包括我們最近在河南也有一個(gè)項目，也是上百萬(wàn)平米的，有的一個(gè)冬天的采暖費用兩三塊錢(qián)，甚至個(gè)別的，我今年上半年去過(guò)一次陜西，他們的地源熱泵非常好，有一個(gè)地熱井出水溫度143度，他就給政府供，他說(shuō)我們用幾十方的水，能帶幾十棟的樓。這個(gè)地熱用的好的話(huà)，你是能得到一些很好的效果的。

關(guān)于地熱我想談一點(diǎn)我的看法，因為我本身不是搞地熱的。很多人對地熱有一些想法，問(wèn)我到底地熱適不適合大規模推？我的理解地熱這個(gè)項目你的核心還是地熱層的勘測和地熱層的打井，這些還是專(zhuān)業(yè)的團隊來(lái)做，行業(yè)里有個(gè)公司，他們算做的是很不錯了，據我了解，他們在河南也打過(guò)一些井，可能這種項目風(fēng)險比較大，可能有專(zhuān)業(yè)的公司來(lái)做，他們有一個(gè)成功率的問(wèn)題，比如說(shuō)打10個(gè)費一個(gè)，他是扛得住的話(huà)，有的業(yè)主盲目嘗試的話(huà)，你可能說(shuō)不清楚的時(shí)候，你可能承擔的風(fēng)險會(huì )比較大。

這個(gè)項目也是十幾年了，水源熱泵，貴陽(yáng)并不是采暖區域，我們做了一個(gè)水源熱泵的項目，大將有一百萬(wàn)平米的項目。因為我們國家偏北方的地方，水溫有時(shí)候是不太好，如果冬天，你對水溫沒(méi)有一個(gè)很細致的分析的話(huà)，它的頻度要分很多，我們調研知道水溫分布，他分布很多，如果在一般情況下七八度的時(shí)候熱度可以利用，七八度以下怎么辦？這時(shí)候我們要有一個(gè)詳細的方案，第一步你是要做水溫的詳細調研，調研完了以后要把水溫分頻，每個(gè)頻段要有一個(gè)解決方案，當時(shí)我們的解決方案，就是用的跟燃氣鍋爐負荷的。

最后說(shuō)一下干熱巖，剛才也提了，我們陜西那家企業(yè)很熟，四季春，他們也來(lái)找過(guò)我們，他們開(kāi)始叫干熱巖，后來(lái)改名叫無(wú)干擾，后來(lái)他們問(wèn)過(guò)我們的意見(jiàn)，我們覺(jué)得挺好的，因為你本身不是干熱巖，為了引起一些炒作和噱頭。你叫無(wú)干擾，其實(shí)能夠體現你這個(gè)技術(shù)的核心，本身是為了體現你的閉式的換熱，我談一下對這個(gè)項目的看法，很多人覺(jué)得這個(gè)項目有很多黑盒子，很多瓶頸不是很了解。這種項目，據我們了解，它的換熱量，很多人第一關(guān)心換熱量，它的換熱量，可能是普通的4到5倍左右。一個(gè)孔的換熱量可能在400千瓦左右，400千瓦可能能夠帶一萬(wàn)平米左右，出水溫度大概能夠在20到30立方米的時(shí)候，能夠到20到30度的利用。

剛才說(shuō)為什么CUP比較高，傳統的地源熱泵上來(lái)水是4到5度，這個(gè)上來(lái)的水是20到30度。你是閉式的，你這兩公里，你的水泵的輸送能耗很大，你是不是能夠保證3.5到4.0的CUP呢？其實(shí)行業(yè)很多質(zhì)疑，這個(gè)問(wèn)題很簡(jiǎn)單，你倒過(guò)來(lái)看，你把20度到30度的水溫，基本上是我們國內工業(yè)預熱利用的溫度了，你把它認為是工業(yè)余熱利用的項目不就行了嗎？他無(wú)非是兩公里的管網(wǎng)，我們工業(yè)余熱認為兩公里的輸配比是合適的。所以說(shuō)這個(gè)能夠上20到30度的水，你是能夠保證很高的CUP的。這個(gè)項目能耗上能夠保證。

經(jīng)濟性怎么看呢？你一個(gè)孔400千瓦，你大概差不多能夠替代的一百個(gè)地埋管，一百個(gè)孔，地埋管，如果打孔需要150萬(wàn)左右。我的理解，大家看能效高一點(diǎn)，如果單孔成本控制在200到300萬(wàn)左右的話(huà)，它是有經(jīng)濟性，有人跟我說(shuō)3百萬(wàn)到5百萬(wàn)，有個(gè)別打孔到1千萬(wàn)，就沒(méi)有經(jīng)濟性了，如果到200萬(wàn)左右的話(huà)，跟地源熱泵系統是可以匹配的。這是我個(gè)人的看法。

還有新的利用形式，我們今年在山東淄博做了一個(gè)地源熱泵的項目，當然清華同方在合肥搞了一個(gè)，什么意思呢？夏天的時(shí)候，熱泵利用效率高的時(shí)候我們把熱灌到土壤里面，把土壤加熱，加熱之后，冬天我們再取出來(lái)，這些項目在北歐用的比較多，中國目前只是探索。因為這個(gè)項目本來(lái)今天拿出來(lái)講的，但是跟業(yè)主簽了保密協(xié)議，運行數據是不讓公開(kāi)的，所以我沒(méi)有說(shuō)。

最后我想說(shuō)，地源熱泵我們的理解，首先區域能源熱泵應用在清潔取暖中大有可為的，很多熱泵區域能源站我們可以建設，我們可以運行，這些實(shí)實(shí)在在的數據可以支持我們取得很好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益的。

現在有些人認為熱泵應用并不好，很多人認為區域能源有些問(wèn)題，其實(shí)并不是問(wèn)題，如果我們實(shí)施好了，是可以得到很多效果的。

第二個(gè)，我們要因地制宜，很多地方的資源情況不太一樣，以工業(yè)余熱為例，北方其實(shí)有很多廠(chǎng)里面有很多工業(yè)余熱，包括剛才說(shuō)的新疆那個(gè)項目，當時(shí)化工廠(chǎng)非常感激我們做這個(gè)項目，他說(shuō)如果我們不做這個(gè)項目，他認為我們化工廠(chǎng)是高污染行業(yè)，他們要把我們干掉，縣委書(shū)記也非常感激我們，這個(gè)廠(chǎng)一年的利潤是8千萬(wàn)，縣三分之一的員工是縣里的人，如果不上工業(yè)余熱利用的項目的話(huà)，人家說(shuō)是我們高污染項目，要把我們PK掉，我們全縣老百靠什么生活？有些在縣城里面我們調研這些資源，充利用這些資源，我們是能夠得到很好的回報的，不管是社會(huì )回報經(jīng)濟回報。

最后還是要深入分析資源，包括各種模式，商務(wù)合作的模式，有很多。最后一點(diǎn)，熱泵的利用，應該還是有前景的，我們國家的熱泵科學(xué)還是希望它健康穩定的發(fā)展。今天時(shí)間的原因今天講這么多，咱們可以下面再來(lái)交流，謝謝大家！