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发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已经占全国总能耗的27．5%%，建筑节能工作成为当前一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50%%，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系统。
长期以来我国一直以煤采暖为主，北方地区污染严重、能源利用效率低，发展地源热泵技术是改变我国目前能源供应结构的需要，是减少环境污染、确保能源安全的重要保障。此外，发展地源热泵系统是运用可再生能源的重要技术手段。地源热泵供暖空调系统可广泛应用于商业楼宇、公共建筑等建筑物，是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。中国国土面积巨大，从北到南可划分为五个主要气候区，其中对冷热量都有需求的地区占绝大部分；同时中国浅层地表能量蕴藏丰富，适宜大力发展地源热泵供暖空调系统。发展地源热泵系统是行业的技术发展方向。
地源热泵系统发展不断升温
在我国，对地源热泵的研究起始于20世纪80年代。最近五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，地下水地源热泵系统数量最多，应用范围最广，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，应用潜力最大，最大单项工程建筑面积已达13万平方米，地表水地源热泵系统在城市级示范工程中单体规模最大。1996年至今在北京、山东、河南等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。仅以北京为例，2000年北京市利用浅层地能的面积仅为17万平方米，2005年初达到500万平方米，2005年北京新增浅层地能的建筑面积达到300万平方米，至此，仅北京市浅层地能利用面积就达800万平方米，全国地源热泵系统的应用面积已经接近3000万平方米。其中，地下水地源热泵系统应用面积约占全部市场份额的45％，土壤源地源热泵系统约占35%，地表水地源热泵系统约占20％。目前全国在建地源热泵项目约为500万平方米，规划使用地源热泵系统的建筑面积约为700万平方米。
当前，中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。
可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求地区也具有一定适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷地区更可说是最佳选择。
地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平差别、项目类别和功能差别。据测算，虽地源热泵系统初投资要高，但地源热泵系统提供供暖空调生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，二者不可完全类比。采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。如北京11个建筑地源热泵项目2003～2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤集中供热的采暖价格，所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格；用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15%～30%。折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热泵系统供热总能效最高，约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉房供热总能效55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效的65%左右，热电厂供热总能效约为70%。地源热泵系统其静态投资增量回收期约4年～10年。
笔者认为，伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模不断加大，生产厂家和集成商逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低。
地源热泵发展存在的障碍
在我国，当前地源热泵发展存在的障碍主要表现在以下几个方面：首先，政府政策支持与财政补贴稍显薄弱。地源热泵是一项节能环保的技术体系，但在房地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术，政府在政策上的支持力度也还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应像国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策，促使其健康有序发展。
其次，对地源热泵系统研发还不够深入。地源热泵目前在国家标准规范、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破，如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一；海水源地源热泵系统海水取水口的设置；地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理等问题都还没有较好解决方法；对于已经完成并且运行的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。
“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有：地下水地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响；地下水地源热泵的成井技术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究；采用土壤源地源热泵的地下水文地质条件等。
此外，国内地源热泵产品生产商的产品型号不全、可靠性不高也是问题之一；已经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术应用造成了一些障碍。
地源热泵发展空间广阔
目前，我国城乡既有建筑总面积约400亿平方米，其中城镇约为160亿平方米，在城镇中居住建筑面积约为105亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%%，其余95%%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑；同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方米，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿平方米，新增城镇民用建筑面积将为100亿～150亿平方米。
据专家测算，目前我国发电装机容量为5．08亿千瓦，百米内地下水每年可采集的低温能量约为2．2×108千瓦，相当于其43％，近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1.5×1012千瓦，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿平方米建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿立方米左右天然气，削减约6．4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。鉴于此，建设部提出，在“十一五”期间，推广浅层低能使其使用面积达到2.4亿平方米。同时，北京市发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的替代能源。今后凡政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件的要优先使用浅层地能。预计到2010年，北京市将有2000万平方米的建筑采用浅层地能来供暖。
笔者认为，为了大力发展可再生能源，当前政府、技术研究、工程设计与安装等部门需共同努力做好以下几方面工作：建议国家建立专项基金，鼓励地源热泵的推广应用；调查现有的地源热泵工程，总结经验；收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库；建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度；开展国家级和城市级的地源热泵(海水源、污水源、余热热源)工程示范，以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组，完善产品系列和规格；加强政府对地源热泵工程质量的监管，防止假冒伪劣，使得地源热泵在建筑应用中能健康发展；开发地源热泵和其他能源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向。
（中国建筑科学研究院空气调节研究所 所长
徐伟 以及张时聪 摘自中国建设报） | 
