地源熱泵技術開發淺層地熱能應因地制宜

　　——專訪建設部科技委常務副主任金德鈞

　　對建筑節能的關注，金主任無論是在任建設部總工程師、建管司司長期間，還是在科技委工作期間都從未放松過。然而真正讓金主任關注地源熱泵技術，還是他接手了科技委的工作之后。

　　金主任說，2005年初，我到科技委工作。接觸的第一件大事，就是建筑的節能減排。我關注地源熱泵這件事，是從建筑節能減排的角度來看的。因為我深知，建筑的節能減排雖然指標明確了，但是任務非常繁重，而我們又正處于城鎮化快速發展的時期。房屋建筑量每年都在增長，統計數據表明，每年的竣工量都在20億平方米以上。我想這個增長速度還會持續一段時期的。

　　建筑耗能在整個社會的終端耗能當中已經占到27.5%左右，而且這還不包括建筑過程當中使用建材所消耗的能源，主要指鋼材、水泥等。據有關資料說，建材耗能要占社會終端耗能的16%。這樣算下來，建筑能耗就達到了43.5%了。隨著建筑量的提高和城市人口的增加，我們人均的用能需求還要提高，而且這種人均用能大量表現為用煤。從總體來看，建筑用煤的比重還將增加。

　　面對這樣的情況，建筑如何節能，建筑如何減排都有著相當重要的意義。當然，實現建筑節能減排的路子也有很多，但是我了解到，利用地源熱泵技術開發利用淺層地熱能是一條可行之路。因為它最大的特點就是用比較少量的高品位的能源，來開發蘊藏在地下的這種低品位的能源為建筑物所用。顯然，這對節能是有好處的。另外，它節約了常規能源，也必然實現了減排。當淺層地熱能與空調相結合之后，它的優勢就更突出了。我們現在用的空調是把熱排在空中了，整個城市的溫度自然而然的就升高了，形成一個巨大的熱島。現在大城市的降水減少，我看和城市的熱島效應集中也是有關系的。如果用了淺層地熱能以后，這些熱就排到地下了，從而實現了減少使用常規能源的時候對空氣的熱污染，特別對城市的熱污染。因此，利用地源熱泵技術開發淺層地熱能是一條好路子，既節能減排、又不污染環境，而且可持續。從能源的品質、品性來看，淺層地熱能這種低品位的能源用在建筑的供熱制冷和生活熱水上，是很對口的。

　　說到這兒，金主任樂呵呵地問我們：你們想想是不是這樣呢？因為建筑物不需要高品位能源。而用地源熱泵技術把淺層地熱能這種低品位能源開發出來應用到建筑上，這好像是專門為這個行業準備的似的。其行業的適用性、行業所具有的工程優勢把淺層地熱能與建筑業緊緊地聯系在一起。因此，這是吸引我關注的原因之一。

　　更多擔心

　　從另外一個角度，是我關注的原因也是我的擔心之一。說到這兒，金主任的語速明顯慢了許多，他的擔心到底是什么呢？

　　金主任說，淺層地熱能的應用在國外已經很成熟了，但是進入到國內的時間不是很長。可是現在發展的態勢很快，覆蓋面很廣，從南到北、從東到西，而且有的城市運用的規模已經很大了。但我們對這種淺層地熱能的性質及水文地質條件的了解，同時包括設備以及相關的工程技術人員，到國家的相關政策、技術標準等方面，都還處于探索階段或者很不完善的階段。處在這樣一個階段，發展的步子走得這么快，會不會走出很多問題？

　　金主任停留片刻后，輕嘆了一口氣接著說道，事實上，我從有關資料已經看到，有些地方利用地下水作為熱源，工程效果并不盡人意。是不是全國都可以上地源熱泵呢？對于這個問題，我是持懷疑態度的。淺層地熱能主要在地下200米以內的恒溫層。這個恒溫層的恒溫是由于大地熱流和太陽的輻射，共同經過幾十億年的運作，自然形成的一種熱動態平衡點。但我國各地的氣候條件不一樣，在哪些地方能夠用，哪些地方不能用是客觀存在的，不是說什么地方都可以用的。地下的結構是非常復雜的，一個是地熱狀況，另一個是有這種地熱的地質條件，要做長期勘察。只有在這個情況下才能夠劃分出我們哪些地方能夠上，哪些地方不要上，當然這個劃分還包括對經濟效益的分析。

　　我還有第二個擔心，一個地方如果能上，究竟上多大的規模？這些需要認真考慮。為什么呢？據科學家們說，淺層地熱能是一種低品位能源，打個比方說，按照礦藏的術語，這是貧礦不是富礦。我看到有資料中說，現在美國有個最大的地源熱泵項目，供8.9萬平方米的寫字樓和7萬平方米的商業用房，當然這都是比較高耗能的建筑。但是合起來也就15.9萬平方米。這個項目現在用了15年了，不過資料中卻沒有說其能效比的情況是不是和當年設計時一樣，只是說明這套設備還是能用。

　　可是再看國內，現在有的項目比美國的這個項目要大很多，對此，我是非常擔心的。究竟地下的能量承載力夠不夠上這么大的項目？上多大的密度才能使我們這個貧礦區能夠承受得起建筑對地下熱量的要求。

　　我的第三個擔心就是會不會造成新的污染。什么意思呢？金主任看著我們兩個采訪者，豎起了三個手指頭向我們一一道來。

　　首先是對地下水會不會產生污染？因為我們抽出水要保證回灌，在這個過程中，有兩種情況都可能發生。一是回灌不足，使得地下水位下降，這是一種對地下生態的破壞污染。還有一個就是把不應該帶到地下的東西帶下去了，這是第二個危害。第三，如果項目上的很大，在冬天取熱以后，必然在這個取熱的相當大范圍內，造成一個溫度降低的低溫區。從理論上講，大地熱流也好，太陽能的輻射也好，來彌補這一塊那是非常難的。我們人為地進行取熱后，對地下造成了這個降溫區，而這個降溫區離地面也不遠，會不會對地表的這一層巖土，對它自然的溫度會帶來什么影響？這種影響會對農作物造成什么影響？相反，夏天，大量熱量放進去，又使得這個地方成為一個升溫區，那么這個升溫區又會對上層的巖土的溫度帶來什么影響？會給農作物及人類生存帶來什么影響？我認為這些問題目前還沒有人能給出確定的回答。但正是因為這是未知數就更可怕，我不是這個行業的專家，這是一種推理、設想，但這個問題是客觀存在的。

　　提出建議

　　金主任在談出擔憂之后，也提出了相關建議。他說，我知道現在一些工程在施工的時候，是直接把管子埋在樁基中的，這很方便，但決不能出問題，因為整個上層建筑物壓在上面了。這種工程措施是否合理，僅從要程角度難以說清楚。建議地熱、地質專家對淺層地熱能從理論上把很多問題說清楚，使這條節能減排之路走在一個堅實的理論基礎之上。

　　我的第一建議就是監測問題要趕快跟上。雖然現在也有監測，但是對監測的內容存在認識不一致的情況，這個認識不一致表現在理論上的不一致。有人認為這是一個過程性的能源，自然補充是緩慢的，有人認為這個熱能就是地下來的，取走以后，地熱就補上了。那么這兩者的監測對象就不一樣，前者監測的是這個地方對熱的傳遞蘊藏的儲存能力，后者要測的是大地熱流的流動的力度。而且，監測要有科學的方法、方便的手段，要經過長期堅持來進行監測。

　　第二個建議必須認真地進行勘查。我去北方一個大力推動地源熱泵的城市時，提的第一個問題就是當地的水文地質條件到底適合不適合？市相關負責人給我講了該市的特點：西北高東南低，地下水的滲透流動能力大，也就是說傳遞熱量比較快。但是這也只是個總概念，究竟這種“大”和所上項目的規模，在什么情況下匹配比較合理，節能如何？這需要做好詳細的勘查。

　　第三個建議是相應的技術、設備要完善。現在市場上的有些產品和設備不是基于中國的實際情況制造出來的，有很多是學習西方的，或者直接引進來或者稍加改造的，按人家的理論制造的設備在他們那里是適用的，因為他的理論是符合他的實際條件的。而我們中國的理論、中國的條件是什么？要有適應中國條件的設備以及配套的技術。

　　第四個建議是規范工程施工隊伍，明確市場準入的條件，盡快完善一些標準，驗收的規范等，而且要提高門檻，不能誰都上。現在就存在這樣一個現象：不該上的地方在上，不會干的人在干。

　　還提最后一個建議，要進行宣傳和培訓。宣傳中，你們的刊物既要宣傳好的成功例子，也要把存在的問題提出來，讓大家共同探討。一方面認識淺層地熱能是什么，同時，用好淺層地熱能有哪些問題要值得注意，要多談一些引起大家注意的問題。請專家們來講講對這些問題的認識，如何去解決，甚至可以在刊物上組織這樣的討論。真理是越辯越明的，當然不能光從理論上說，還要有勘察作為實踐來進行檢驗。我之所以對你們這個雜志感興趣，主要還是對這件事情關注。但是我確實不是這方面的專家。今天所談的內容也是通過這幾年來經過學習和參加一些實踐活動想到的。

　　最后，我想強調，利用地源熱泵技術開發淺層地熱能要因地制宜，實事求是，從效果出發，對子孫負責。