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沈阳着力打造“地能空调”城

   2006-10-30 9730
核心提示:   一方面,人们为冬季采取暖消耗大量宝贵的不可再生的煤炭资源,另一方面,蕴含在地下的可再生能源在白白地睡大觉,不应


   一方面,人们为冬季采取暖消耗大量宝贵的不可再生的煤炭资源,另一方面,蕴含在地下的可再生能源在白白地睡大觉,不应有的失衡让正在打造和谐社会的中国人感到切肤之痛。

  不管有没有专业知识都会明白燃油、燃煤价格不断上涨意味着什么。过去的二百多年里,人类文明取得迅速发展,同时也以超乎想像的速度,消耗掉我们生活的这个星球出现以后46亿年时间里积聚在地壳里的大部分生物化石能源。46亿年积聚和200年时间的消耗,这组数据更能让人们清楚什么叫不可再生,什么叫能源危机。

  省城沈阳根据《国务院关于加强节能工作的决定》有关精神,近日以超常魄力,强力推进地能空调在当地的使用,当地群众将感受到的可能是居家冬季采暖、夏季降温设施的升级以及人居水平的提高,但更为重要的是当地政府已经在应对能源危机方面走上一条新路。

  强力推进

  新建项目全用地能

  9月29日,省城正式发布《沈阳市政府关于全面推广地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》,这一文件如果仅从字面理解,人们很容易把它看做是政府在推广一种实用新技术或者新设备。然而事实不是这样,可以说,这一文件标志着沈阳市近年来一直在悄然探索的改变城市冬季供暖、夏季空调使用能源格局,大幅减少一次性能源消耗量,增加可再生能源使用量,为城市持续发展寻求新路的工作取得了实质性进展。也就是说选用了地下热能作为煤炭、石油的替代物。

  游览过沈阳“世博园”,主体建筑之一的玫瑰园一定给人们留下深刻印象,如果留意一下导游的解说,还会明白这座建筑能够保证四季恒温的奥秘,那就是借助于一种叫做地源热泵的系统,是利用当地可再生的浅层地下热能来实现的,这一技术使得整个世博园内没有一座用于燃烧一次性能源的烟囱。

  更不为多数人知道的是,这一园区也大约是第一处享受政府鼓励扶持政策的使用地能资源项目。近年来,尽管不是在政府主导下,考虑到满足用户多样化的居住、工作条件要求,沈阳市的一些房地产开发项目也相继引进了使用地能供暖、调温的空调设施,到沈阳市的这份文件出台前,使用地能的总建筑面积实际已经达到了312万平方米。不过以节能为目标的探索工作一直在政府主导下进行。

  今年8月6日,《国务院关于加强节能工作的决定》加速了沈阳市这方面工作的进程。

  这一《决定》不仅明确规定了建立节能目标责任制和评价考核体系,实行节能工作问责制,建立固定资产投资项目节能评估和审查制度等相关节能保障措施。并在优化用能结构措施中提出“大力发展高效清洁能源,逐步减少原煤直接使用”,大力发展风能、太阳能、生物质能、地热能、水能等可再生能源和替代能源。

  面对紧迫的形势,沈阳市组成调查组,走访了北京、天津等8个城市的56项工程和6家热泵设备生产商,重点了解热泵技术在建筑冬季供暖、夏季制冷及生活热水供应方面的应用效果、热泵系统的技术性能与初投资、运行和维护费用等情况以及建筑应用中存在的问题。还对市内已经使用地能的项目进行了系统调研,选用可再生的地能成为沈阳节能工作近期的一个重要突破口,并被建设部确定为全国地源热泵技术推广试点城市。

  据测算,在沈阳市每推广1000万平方米的地源热泵技术,可以少烧56万吨标准煤,减排烟气75亿标准立方米,减排颗粒物2.5万吨,减排二氧化硫1.34万吨,减排氮氧化合物143万吨,同时还可减少每年供暖用煤的存放量,大大缓解运输压力等,经济、社会效益显著。

  《沈阳市政府关于全面推广地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》从规划、手段、政策三方面入手,强力推进当地的地能资源利用水平。

  在规划方面,沈阳市决定在三环以内的455平方公里核心区范围内,对符合应用条件的409平方公里内的建筑物,原则上都要采用地源热泵技术规划建设;其余46平方公里内的建筑物,原则上也都要采用这样技术进行规划建设。同时明确“四大城市发展空间”3551平方公里范围内,凡具备应用条件的区域,原则上都要采用地源热泵技术规划建设。在全市12980平方公里的市域面积内,全市统一规划,有计划、有步骤的推广地源热泵系统建设和应用工作。
 
    从现在起,沈阳市将科学规划并全力推进地源热泵技术的应用工作。到2007年底,计划全市完成地源热泵技术应用面积为1800万平方米。2008年、2009年,按照每年不少于1600万平方米的规模发展,2010年发展1500万平方米,至2010年底,计划全市实现地源热泵技术应用面积6500万平方米,占全市供暖面积的32.5%。

  在实施手段方面,沈阳市责成各区县政府迅速成立地源热泵规划建设管理办公室,全力推进地源热泵系统建设和应用工作;对正在申报但未审批的建设项目和已经审批但尚未开工建设的项目,原则上都要采用地源热泵技术;对已开工建设但未竣工的项目,原则上都要改为采用地源热泵技术;对已投入使用的公建,重点要对机关办公场所、宾馆、酒店、写字楼等耗能大的建筑抓紧进行改造;对已投入使用的住宅,在具备条件的情况下,重点要对供热质量差的建筑进行改造,并且政府机关带头实施。

  同时,沈阳市对相关项目给予了相应扶持政策。可再生的地热资源正在政府的推动下,迅速进入省城百姓的生活中。

  节能原理

  地能替代化石能源

  在国务院大力推广的可再生能源和替代能源当中,风能、太阳能、生物质能、水能等人们比较容易直观地了解,而对于地热能,人们更多还是把它看做是由于地球的岩浆活动在地球表面某些地区出现的高温热水或者蒸汽,并没有注意到正常地区的浅层地下同样蕴藏着宝贵的可再生能源。

  侯鸿章是中国建筑东北设计研究院设计一所暖通领域的副总工程师,现在已经被沈阳市纳入到了地源热泵技术应用专家组。沈阳市目前形成的相当面积使用地源热泵技术的建筑,是在他和有关人员主持下完成设计的。作为这一领域的专家,记者请他详细解析地源热泵技术的运行方式和节能原理。

  当然,地源热泵技术的兴起或者说迅速发展的原动力还是来自咄咄逼人的一次性能源的形势。

  进入二十一世纪,一次性能源严重短缺已经影响到了百姓的日常生活,在全球性能源危机当中,我国的形势更为严峻。我国已探明的一次性能源总体储量当中,煤炭储量约占世界储量的11%,原油占2.4%,天然气仅占1.2%,人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国,但世界七大煤炭大国中其余六国的储量都在200年以上,只有我国的储量不足百年。石油的储量仅为四十年。

  目前我国还是以煤为主要燃料,现有建筑中95%达不到节能标准,新增建筑中节能不达标的仍超过八成,单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍。我国现有建筑总面积400多亿平方米,随着城镇化的发展,预计到2020年将新增建筑面积约300亿平方米。

  高能耗已成为我国可持续发展的重大威胁。数据表明,每百万美元GDP的能耗,我国是世界平均水平的3.1倍,更是日本的9倍。

  根据“十一五”规划《纲要》,“十一五”期间我国要实现单位GDP能耗下降20%左右的目标。其中,今年的目标是下降4.4%左右。然而,8月1日,国家统计局、发改委、国家能源领导小组办公室联合发布的《2006年上半年全国单位GDP能耗公报》显示,今年上半年,全国单位GDP能耗同比上升0.8%。能耗增长速度快于经济增长速度,单位GDP能耗不降反升,再次为我们敲响了警钟。

  能源形势面前,侯鸿章称自己是地源热泵技术推广冷静的热心者,热心就在于地下拥有替代一次性能源的巨大资源。

  他告诉记者,地球表面浅层地表温度分为三个层面,20米至30米以上是变温带,20至30米之间在不同区域有一条恒温带,恒温带以下是增温带,每200米温度上升2·5℃。浅层地热又分为三种类型,分别是高于150℃,这是人们非常熟悉的那种可以用来发电的地热能;30℃至150℃的地热能,像温泉等;还有30℃以下的地热能。

    30℃以下的地热能,如沈阳市浅层地表温度一般保持在12-14℃,用普通的方法基本无法利用,所以一般也不为人们所了解,地源热泵技术开发出来的就是这种地热能。这种技术最早于1912年由瑞士的专家提请了第一个专利,在上个世纪四五十年代应用于实际,现在已经在欧美很多国家取得长足发展,成为一种成熟技术。

  在专家的帮助下,我们可以这样通俗地描述地源热泵技术开发浅层地能的工作原理:人们都熟悉家用空调,地源热泵技术与其工作过程很相似,所不同的是散热器部分,空调是通过空气来完成能量转换,而地源热泵是通过温度相对稳定的浅层地表能源来完成。利用浅层地表中资源的对象不同,地源热泵还可以分为土壤源热泵、地下水源热泵和地表水源热泵。

  它的节能原理还通过与空调对比来说明更清楚些,由于空调的能量转换对象是大气,所以夏季制冷是利用电能通过压缩机将热空气降温,冬季是将冷空气加热。众所周知,供需温差越大能耗越大。而地源热泵的取能对象是温度稳定的浅层地表,压缩机从这一温度中提取能量时能耗低,效率高。经过测算的数据是,地源热泵每输入1千瓦的电能,能输出4千瓦的冷热能量,扣除过程损耗因素,制热系数仍然在3·5以上,高效的原因就在于借助了3千瓦的地热能。

  这一能效指标比普通家用空调效率高一倍以上,比大型中央空调高20%以上,而且地源热泵还不向空气中排放热量或者消耗冷却用水,加重城市的热岛效应。

  至于在供暖方面,更是远远高于直接燃煤的0·7制热系数和直接用电供暖的1·0左右的制热系数。

  考虑到我省电力70%来自于火电,将地源热泵所耗电能还原为煤,与传统的锅炉供暖比较,仍然直接节约燃煤30%以上,同时还会带来非常可观的环境效益。

  节能的奥秘就在我们的脚下,能量源间接来自太阳。

  稳步实施

  充分考虑自然条件

  冷静的热心者,推进地源热泵系统的两头都占了,当记者向侯鸿章探询他这种态度因由时,他笑了,随即收敛笑容说:“利用地热能的意义已经清楚了,但是作为搞科研的人,我觉得对这一工程的推进,必须有一个严谨、科学的态度。”

  他详细地分析了三种地源热泵的优缺点。土壤源热泵环境影响最小,在国外运用较多,但那是与国外建筑物分散、使用的单体建筑面积较小有关,因为这种泵需要一定规模的土地面积来安装换热盘管,在建筑集中的城市,空间受到制约,而且初始投入较大。地表水源热泵,沈阳很多地方使用上受到自然和气候条件制约。

  至于目前沈阳使用较多的地下水源热泵,是通过抽取地下水,经过热泵系统提取能量后再回灌地下。初始投入相对较低,国内很多城市都在采用。

  此前技术部门对沈阳市的水文地质进行专门调查,2005年,沈阳地下水资源量为22.86亿立方米,开采量19.3亿立方米,已接近或超过了沈阳市多年的平均值。由于多年采取保护性措施,沈阳地下水位在不断上升。最能反映这一变化的,是沈阳的“地下水漏斗”面积在迅速缩小。

  经多处测试,沈阳市区地下水水温为9-15℃,绝大多数为12-14℃,且不受季节变化影响。沈阳地区地下1-3米为土层,3-10米为沙层, 10米以下为沙层或风化岩石层,地面以下20米之后基本为恒温12℃。由于地下含水层多为沙砾结构,透水性强,因此在回灌地下水时无需加压,均能实现常压回灌。

  因此,地下水源热泵是沈阳市采用地能供暖的首选方式。

  侯鸿章说:“与夏季空调是解决舒适性相比,沈阳的冬季供暖问题要严肃得多,这是一种基本生存保障,所以不能不慎重对待。”这也是他持保守观点的主要原因,也就是说这项工程必须科学地实施,不能出现盲目和混乱的局面。

    首先,地下水源热泵技术不消耗地下水,或者说消耗很少。所以有地下水仅是一个先决条件,不是必然条件。地源热泵主要提取的是地下的能量,这个能量的总体规模是有限的,所以推进地源热泵技术必须对地下水温进行监控,防止温度发生异常变化影响生态环境。而在工程实施过程中,他认为同样应该采取防范措施。主要是对地源热泵进行合理布局,避免各工程间产生不良影响,同时控制单项工程的供暖规模。另外应该鼓励地源热泵空调、供暖一体化,这样,夏季向地下输送热能,冬季从地下提取热能,有利于维护地下能量的总体平衡。

  其次,应该建立技术准入制度,保证进入市场企业的技术水平,防止因为技术原因造成地下水源的污染。同时,严格执行地下水回灌制度,防止投机分子重利轻义,不回灌地下水或者地下水挪作他用,引发地下水位下降等严重后果。

  此外,地源热泵毕竟增加电的负荷,城市的电力供应能力也必须充分考虑。

  他说:“慎重地推进地源热泵,是为了让这项技术发挥出最大的节能效果,真正造福百姓。”

  科学运行

  地能打开节能思路

  今年66岁的退休干部李战搬入位于浑南金海园的新居已经一年多,当被问起新居冷暖气以及热水供应情况时,老人连连说:“沈阳市政府决策好、办法好。”

  他告诉记者,小区冬季供暖是24小时的,一般20℃以上,还能调,用不了那么高,还能调低。热水也是24小时供应,水温都是调好的,洗澡正合适,而且水量足,不像家用热水器,热得慢,洗的人多了也不行。夏天空调更好,愿意哪间屋凉快就开哪间屋冷风,舒服。

  在金海园物业公司副经理鄂永利的带领下,记者领略了地源热泵的全套机关。据介绍,建筑面积8万平方米的金海园小区规划之初就采用了地源热泵较全面应用的设计,住宅冷暖风、热水全都是24小时供应。

  在一套民居里,记者注意到各个房间四壁清爽,因为少了供暖管线。冷暖风进风口、回风口设在顶棚或居室门上方,很像宾馆的布局。每套供暖设施都配有数字控制系统,可以设定室温,开关机时间,甚至还有低温强制开机的保护功能。观念颇为现代的主人在浴室里安了冲浪浴。鄂永利说:“如果靠家用电热水器,这套冲浪浴很难用起来。”

  说到节能问题,多年从事物业管理的鄂永利又让记者看到了地源热泵运行当中的节能空间。

  在小区地源热泵机房,鄂永利告诉记者,由于在压缩机组、地下水泵机组、循环泵系统全都采用了变频技术,使得这里按需供应冷暖风成为可能,小区里不会出现居民热得冬天开窗散热的情况,这本身就是大量能源的节约。

  他特别介绍了热水供应系统,在夏天,这里仅用制冷空调排放的热能就能保障热水系统运行,不必再额外提取地下热能。

  在小区参观,记者感受的不仅是人居质量的提高,更为深刻的是节能方式可以变得更为精确,思路大为拓展。

  认识升级

  事关国家能源安全

  沈阳市城建房地产开发有限公司总经理朱新泉是个大忙人,手头承接着几十万平方米的建设项目。他告诉记者,经过沈阳市领导现场办公,他们原计划采用锅炉供暖的城建·北尚项目现在改为采用地源热泵系统,这个项目建筑面积有90多万平方米。

  对于朱新泉来说,地源热泵早不是新鲜事,在他们公司此前承接的项目中,就已经完成了30多万平方米使用地源热泵供暖的住宅。不过当时他们更看重的是地源热泵自主灵活的供暖方式和冷暖气、热水供应一体化。在那个建成小区,他们一般比正常采暖期延长一个月,也就是早供暖半个月,晚结束半个月,深受居民好评。

  不过近来,他们也在一直关注能源安全问题,他说:“地源热泵带来的不仅是人居条件的改善,更为重要的是改变了供暖的用能方式,为应用新技术条件下生产的电能创造了条件,当然也为城市的持续发展打开了通道。”

    鼓励节能

  用地能享优惠政策

  为推动全社会节能,缓解能源约束的矛盾和环境压力,经国务院同意,国家发改委发布了《节能中长期专项规划》,规划中提出,建筑领域是“十一五”节能的重点领域之一,鼓励开发和推广应用先进高效的能源节约和替代技术、综合利用技术及新能源和可再生能源利用技术,加快太阳能、地热等可再生能源在建筑物的利用。对一些重大节能项目和重大节能技术开发、示范项目,国家将以投资、资金补助或贷款贴息的方式予以支持。

  财政部的《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》中规定了地热能为可再生能源,并为可再生能源设立专项资金,重点扶持地热能在建筑物供热、采暖和制冷中的推广应用。

  国家经贸委、国家税务总局联合下发文件指出,企业技术改造项目凡使用相关国产设备,享受投资抵免企业所得税的优惠政策,其中涉及的换热设备就有中央液态冷热源环境系统热能采集设备,其应用技术是“单井抽灌”。

  北京市九委局今年联合下发了《关于发展热泵系统的指导意见的通知》,明确规定:采用地下(表)水源热泵的项目,政府补助35元/平方米,采用土壤源和再生水源(污水、工业废水)热泵的项目补助50元/平方米。

  北京市水利局颁布文件,明确规定单井抽灌装置是一种以水为介质的土壤换热装置,而不是取水装置,“中央液态冷热源环境系统”的单井抽灌技术不纳入水资源费的收取范围。

  辽宁省电力公司早在2003年3月16日就发布了《关于水源热泵用电执行集中电采暖优惠电价的通知》,其中规定了对水源热泵供暖用电按集中电采暖优惠电价政策执行,即“在执行非工业电价的基础上,每度电价每千瓦时优惠0.15元,再执行峰谷电价。

文章来源:辽宁日报
通风设备网:http://www.tfsb.net

 

 
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