文 | 羅佐縣

地源熱泵會為爭論不休的南方供暖畫上休止符么？

進入本世紀(jì)以來，南方地區(qū)屢現(xiàn)極寒天氣，在經(jīng)濟發(fā)展水平持續(xù)提升的背景下，實施冬季集中供暖呼聲日漸高漲。而我國傳統(tǒng)的集中供暖分界線以秦嶺-淮河為界，這一劃界的依據(jù)要追溯至建國初期，當(dāng)時國家決策層面一方面要考慮氣候條件差異，另一方面要考慮綜合國力較弱，國家缺乏足夠的能源供應(yīng)的國情。

發(fā)展到今天，情況出現(xiàn)了積極變化，我國綜合國力顯著提升，發(fā)展集中供熱成為可能。這一變化可能產(chǎn)生牽一發(fā)而動全身的影響，其中地源熱泵產(chǎn)業(yè)就是理論上受其影響比較大的行業(yè)之一。

地源熱泵的供暖基礎(chǔ)

集中供暖需要消費能源，產(chǎn)生能源需求增量，而當(dāng)前我國又正處于大力推進能源革命戰(zhàn)略的關(guān)鍵時期，控制能源消費總量是重要目標(biāo)之一。

2019年我國能源消費總量48.6億噸，距離2020年50億噸能源消費總量控制的目標(biāo)紅線已是咫尺之遙。同時我國能源消費長期以來維持以煤為主的格局。近年雖然在各項措施的推動下能源結(jié)構(gòu)得到持續(xù)優(yōu)化，但煤炭在一次能源中占比依舊較高，2019年為58%，較全球28%的平均水平高出30個百分點。

南方地區(qū)發(fā)展集中供暖若導(dǎo)致煤炭、天然氣等化石能源需求增長，一方面會增加國內(nèi)能源供應(yīng)壓力，另一方面也將導(dǎo)致碳排放增長，這些都不利于我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，也不符合發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟的大趨勢。

在此形勢下，地?zé)豳Y源開發(fā)利用將自然而然地走向發(fā)展前臺。較之風(fēng)力、太陽能等可再生能源，地?zé)崮芫哂匈Y源供應(yīng)穩(wěn)定、不受季節(jié)變化影響的穩(wěn)定性優(yōu)勢。從技術(shù)層面看，地?zé)峥梢詫崿F(xiàn)直接供熱，無需經(jīng)過電力轉(zhuǎn)換熱力這一環(huán)節(jié)，供熱效率更高。

特別是淺層地?zé)豳Y源基本可以做到就地取材，具有顯著的資源優(yōu)勢。地?zé)豳Y源尤其是淺層地?zé)衢_發(fā)利用涉及到的核心技術(shù)環(huán)節(jié)是地源熱泵設(shè)備使用。大規(guī)模集中供熱產(chǎn)業(yè)一旦發(fā)展起來，地源熱泵的應(yīng)用空間自然會得以迅速拓展。

根據(jù)現(xiàn)有地?zé)豳Y源劃分標(biāo)準(zhǔn)，淺層地?zé)嶂饕?00米以淺土壤、地下水以及地表水中蘊含的熱能。國內(nèi)地質(zhì)調(diào)查專業(yè)機構(gòu)的相關(guān)研究成果顯示，我國所有省會級以上城市每年地源熱泵系統(tǒng)夏季（按5個月計算）換熱量約為3萬億千瓦時，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約3.83億噸，可制冷面積為101億平方米；每年地源熱泵系統(tǒng)冬季（按4個月計算）換熱量為1.5萬億千瓦時，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約1.83億噸，可供暖面積為119億平方米。

除土壤熱源之外，南方地表水資源豐富，適合發(fā)展水源熱泵項目。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，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。目前水源熱泵項目在湖南、湖北、重慶、江蘇南京等地有大量應(yīng)用，這些工程示范效應(yīng)良好，為后續(xù)項目推廣奠定了基礎(chǔ)。

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)資源循環(huán)利用，變廢為寶的重要探索。目前國內(nèi)部分城市已建設(shè)了一批污水熱源利用方面的工程。2018年全國城市污水日處理能力達(dá)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(biāo)，估計南方夏熱冬冷地區(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)水源熱泵供熱的熱源之一。

地源熱泵的優(yōu)劣勢

無論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是質(zhì)量，中國的地源熱泵都在接近世界先進水平。國內(nèi)已有多家學(xué)術(shù)機構(gòu)建立起土壤源熱泵實驗平臺，主要開展對地下?lián)Q熱器和地面熱泵設(shè)備長期聯(lián)合運行的研究。

國內(nèi)已經(jīng)形成以克萊門特、美意、麥克維爾以及格瑞德、天加等地源熱泵生產(chǎn)品牌，開發(fā)利用淺層地?zé)豳Y源具有相應(yīng)的設(shè)備供應(yīng)和技術(shù)保障。數(shù)據(jù)顯示地源熱泵在南方地區(qū)的使用中主要分布在華東、華中、華南地區(qū)。就運行情況看，優(yōu)劣勢皆很明顯。

優(yōu)勢集中在環(huán)保、能效與壽命領(lǐng)域。首先，地源熱泵屬于可再生能源利用技術(shù)范疇，利用的是地球表面以及淺層熱源，這些熱源具有低密度特征。通過地源熱泵對土壤、河流、湖泊吸收的太陽能進行高質(zhì)量高密度利用，相當(dāng)于為使用者安裝了依靠可再生能源的地?zé)峥照{(diào)。從理論上看，地源熱泵具有比較優(yōu)勢，符合人類能源消費方式優(yōu)化的方向。

其次是地源熱泵具有較高的能效和使用壽命。淺層地?zé)崮芤荒晁募竟?yīng)穩(wěn)定，冬季溫度高于大氣溫度，夏季低于大氣溫度，可以實現(xiàn)長周期對其熱源利用從而有效提高整體系統(tǒng)效率。一般情況下，地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)效率高出50%，運行費用節(jié)省40%，屬于名副其實的高效節(jié)能技術(shù)系列。同時地源熱泵機械部件少，所有部件埋在地下或安裝在室內(nèi)，可以避免風(fēng)吹日曬，從而使得設(shè)備使用壽命延長。

劣勢主要表現(xiàn)在工程與環(huán)境影響方面。首先是地源熱泵施工需要一定的施工空間。熱泵換熱是在地下進行，空間不夠就會影響換熱效果。實踐中發(fā)現(xiàn)地源熱泵對于施工區(qū)域的容積率有一定的要求。容積率高于0.6，地源熱泵施工質(zhì)量就不能得到保障。其次是初投資高，地源熱泵初投資巨大，高出傳統(tǒng)冷熱源工程投資至少50%以上。再次是地下水回灌有一定難度，部分地區(qū)200米以淺有熱水資源，對其抽采可以實現(xiàn)供熱，但回灌往往有一定難度，不是所有地區(qū)都具備可實施回灌的地質(zhì)條件。近期河北、山東等地嚴(yán)格關(guān)停一批地?zé)峋团c這些地?zé)峋L期不回灌造成環(huán)境污染和地面沉降有關(guān)。四是容易出現(xiàn)土壤熱不平衡問題。各地區(qū)的供熱周期和制冷周期不完全均等，南方地區(qū)高冷周期長于供熱，北方恰恰相反，這些冷熱需求周期差異容易導(dǎo)致熱平衡問題出現(xiàn)。除了周期性因素之外，實踐中還發(fā)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的使用對操作者有較高的專業(yè)素質(zhì)要求，設(shè)備使用的便捷程度不夠，不是所有人都可輕易上手，從而制約了其推廣。

地源熱泵的新路徑

從實施路徑看，南方集中供暖不會完全等同于以大規(guī)模城市熱網(wǎng)為基礎(chǔ)的北方集中供熱模式，而是朝著以小區(qū)或局部地區(qū)為單元的，依靠管網(wǎng)輸送熱量的新型集中供熱方向發(fā)展。

只要是通過管網(wǎng)及水介質(zhì)實現(xiàn)熱源向一定數(shù)量的用戶和人群供熱的模式皆可視為集中供熱。地源熱泵目前在南方地區(qū)的應(yīng)用符合這一特征。

從應(yīng)用領(lǐng)域看，地源熱泵應(yīng)用主要集中于車站、醫(yī)院、商場、機場、學(xué)校等公共場所，普通住宅應(yīng)用的相對較少。本著地?zé)峄菁懊裆?、熱到民間的思路，未來地源熱泵在南方地區(qū)的發(fā)展將演繹出新的路徑。

一是擴大在城市新區(qū)公用建筑領(lǐng)域推廣實施地源熱泵工程，穩(wěn)定和鞏固既有的發(fā)展路線。公用建筑區(qū)域地源熱泵項目基本不受工程施工空間要求限制，且公用建筑作為公共產(chǎn)品其投資運行成本由政府支付，項目運營方一般具有相應(yīng)的設(shè)備安裝費用支付能力，資金有保障，不會受到經(jīng)濟能力欠缺因素的制約。

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，必要時須重視中深層地埋管技術(shù)的應(yīng)用，以克服施工面積不足“瓶頸”。地源熱泵項目若僅僅局限于公用建筑和別墅、高檔小區(qū)應(yīng)用，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、熱到民間的目標(biāo)。

三是與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，在農(nóng)村普及推廣地源熱泵項目。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)基本具備充足的施工面積。未來隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，農(nóng)村建設(shè)按照《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略（2018-2022）》中提出的集聚提升、融入城鎮(zhèn)、搬遷撤并思路推進，可能出現(xiàn)集中和連片建設(shè)的發(fā)展新格局。農(nóng)村高層建筑比較少，一般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，是非常大的市場份額。

四是堅持因地制宜思路，齊頭并進發(fā)展土壤源、水源和污水源熱泵項目。如前所述，夏熱冬冷地區(qū)淺層地?zé)豳Y源豐富，地表水資源也充足，城市地區(qū)具有充足的污水源資源，完全可按照“宜土則土，宜水則水”“水土結(jié)合”的原則在各類地區(qū)推廣水地源熱泵工程項目。

地源熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議

首先，明確南方地區(qū)集中供暖發(fā)展導(dǎo)向，將會給市場傳遞積極信號，為地源熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源動力。

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)尚處在觀望狀態(tài)。不少城市雖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，并做好相關(guān)推動工作。只要政策導(dǎo)向明確，相信以地源熱泵為關(guān)鍵核心技術(shù)的地?zé)峁┡瘯杆侔l(fā)展起來。

其次，地?zé)衢_發(fā)利用還需要建立領(lǐng)導(dǎo)機制有力、政策法規(guī)完善、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的開發(fā)利用管理體系。

建立強有力對口領(lǐng)導(dǎo)機制非常重要?？煽紤]由住建部門牽頭，向市場發(fā)布明確的地?zé)峁┡枨髮?dǎo)向。必要時在建筑圖紙設(shè)計階段就預(yù)先考慮地源熱泵的安裝要求。完善涵蓋技術(shù)研發(fā)、監(jiān)測管理、測評驗收，成果擴散等各個環(huán)節(jié)的配套法規(guī)政策。此外建設(shè)主管、技術(shù)監(jiān)督、科研、施工、設(shè)計、生產(chǎn)、檢測部門應(yīng)共同參與，全方位多層次制定完善相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。目前在熱泵項目運行較為成功的地區(qū)基本上都存在類似的管理機制。

第三，地源熱泵項目需要信貸和財稅政策支持。

夏熱冬冷地區(qū)114個城市中有近80個城市出臺了針對地源熱泵項目的補貼政策。建議持續(xù)加大扶持力度，重視政策落實，充分發(fā)揮城市群地?zé)衢_發(fā)規(guī)模效應(yīng)。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行相應(yīng)的設(shè)備補貼，住戶僅負(fù)擔(dān)少部分費用的做法。夏熱冬冷地區(qū)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(tǒng)深入推進藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)行動計劃形勢下，隨著新農(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)該可行。

第四，為施工企業(yè)和地源熱泵設(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，幫助產(chǎn)業(yè)參與方推動技術(shù)和管理創(chuàng)新，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。近年地源熱泵在南方的市場銷售有下滑跡象，需要引起行業(yè)警惕。產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)參與者為此需要緊密協(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。

后疫情時期拉動內(nèi)需，創(chuàng)建國內(nèi)、國際雙循環(huán)發(fā)展格局成為經(jīng)濟發(fā)展趨勢，南方集中供暖與長江經(jīng)濟帶創(chuàng)建綠色廊道的發(fā)展目標(biāo)契合，相關(guān)工程建設(shè)很有可能成為新基建的重要組成部分。

地?zé)豳Y源開發(fā)利用能在南方集中供暖中作用的發(fā)揮很大程度取決于地源熱泵技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前地源熱泵在南方地區(qū)供暖市場中有一定的市場份額基礎(chǔ)。未來的發(fā)展面臨著難得的機遇，也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。政府、行業(yè)需要共同協(xié)作努力，持續(xù)培育地源熱泵行業(yè)的內(nèi)生發(fā)展能力。