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80年代末,我国水冷式冷水机组开始应用,因此制定了关于冷水机组的国家标准《容积式冷水机组性能试验方法》(GB10870-89),但缺乏风冷式冷水机组及热泵机组的内容。

因此导致我国某些机型处于无章可循的局面。

例如:

水冷式冷水机组名义工况冷却水进口温度有30℃、32℃,风冷式室外侧空气干球温度有30℃、35℃;

而且型号表示与制冷量极不对应,缺少统一指导,使用户选型和使用处于较困难的境地,质量评估也缺少技术指导。

90年代以来,冷水机组和热泵机组发展迅速,为了满足生产需要,根据JISB8613-86《冷水机组》、ARI590-81《活塞式冷水机组》和ARI590-92《容积式冷水机组》以及JBT7666-95《制冷和空调设备名义工况一般规定》,我国制定了国标《容积式冷水(热泵)机组》(JBT4329-97)。

因此目前我国的热泵机组大多是按照该标准执行的。

国内同济大学、重庆建工学院、湖南大学、山东建筑工程学院等相继建立了水平埋管和竖直埋管换热器的地源热泵的实验装置,热泵技术的研究进入了一个新的发展阶段。

这一阶段的研究主要内容如下:

(1)有关地源热泵理论方面的研究

(2)完成了地源热泵供冷及供热方面的试验

(3)相关产品(包括水源热泵、水水热泵)的开发及制造标准的研究

(4)开始了地下水源热泵和土壤源热泵的工程应用

为了促进热泵技术在我国的发展,2002年在北京召开了第7届国际热泵会议。

这次会议由国际能源组织热泵中心举办,由中国建筑科学研究院承办,为中外热泵技术交流提供了一次良好的契机,会议内容涉及热泵技术研究、系统应用、市场推广、产品研发、政策制定、环保分析等。

2005年8月,在北京举办了“2005中日热泵蓄冷及区域供冷技术与产品技术交流会”,进一步推动了热泵和制冷技术在我国的发展;

2010年11月,由中国建筑科学研究院和日本热泵•蓄热中心共同主办的“第三届2010中日热泵、蓄热技术交流会”在北京召开,促进了热泵技术的发展和国际间的交流与合作。

2.地源热泵市场发展

(1)基本情况

建国以后,我国城市化进程不断加快,城市化水平不断提高。

到2009年,我国的城镇人口已经达到了6.22亿,城镇化率提高到46.6%。

我国的城镇化率已经逐步接近中等收入国家的平均水平。

伴随城市化而来的是建筑业的迅猛发展,我国城市建设出现了前所未有的热潮,据统计数据表明:

我国城镇建筑面积由2000年的77亿m2增长到2004年的近150亿m2,到2009年已经近190亿m2。

目前,我国每年竣工的房屋建筑面积约16亿~20亿m2,预计到2020年底,我国新增建筑面积将近200亿m2。

由于我国地理位置与气候特点,绝大部分建筑都需要使用供热空调系统,同时随着人民生活水平的提高,采暖空调系统的使用范围还会继续扩大,即通常提到的“采暖南下,空调北上”。

国家政策的大力扶持、房地产业的迅速发展、居民生活水平的逐步提高,给地源热泵系统的使用带来了巨大的发展潜力。

目前,我国地源热泵系统发展经过了20世纪80年代~21世纪初的起步阶段和21世纪初~2004年的初步推广阶段,已经进入了快速发展阶段。

根据住房和城乡建设部2007年、2008年于国务院新闻办公室发布会公布的信息和相关领导讲话总结:

截至2006年年底,地源热泵技术应用建筑面积为2650万m2;

截至2007年年底,地源热泵应用面积近8000万m2;

在财政部、住房和城乡建设部组织实施“可再生能源建筑应用城市示范”和“农村地区可再生能源建筑应用示范”项目推动下,截至2008年年底,全国浅层地能应用面积1.02亿m2;

截至2009年年底,全国浅层地能应用面积已经达到1.39亿m2。

(2)发展特点

①覆盖面广,各种建筑类型都有应用

从地源热泵系统在不同建筑类型中的使用情况来看,住宅建筑和公共建筑都有涉及。

其中住宅项目包括经济适用房、商品房小区、高档公寓、别墅与农村住宅建筑;

公共建筑中涉及政府办公建筑、商务办公写字楼、商业购物商场、宾馆酒店、会展中心、医院、休闲健身娱乐度假场所、学校建筑(图书馆、宿舍)科研基地与实验室、培训及宣传基地、体育场馆、博物馆等;

还有部分工业建筑业使用了此系统,包括产品生产基地与装备制造基地等,根据现有总结资料看出,几乎所有类型的建筑都可以运行地源热泵系统进行冷热供应。

②各种热泵系统类型均有应用

从统计数据来看,我国土壤、地下水、地表水(江河湖海、污水)、工业冷却水等均有应用于热泵系统供热供冷的项目,说明我国关于地源热泵的概念普及的比较广泛,应用比较多元化。

③用于北方供热居多

由于地源热泵系统在供热时的节能效果更佳明显,而且其与目前我国正在广泛使用的末端地板辐射系统可以得到很好的配合,所以其在北方得到了更为广泛的应用。

由于气候原因及我国各个地区对供暖的需求要求不同,南方没有集中供热但冬季有热负荷需求的地区,很多建筑倾向于采用空气源热泵用于加热室内空气,这样对于他们来说更容易调节和计量;

南方需要夏季供冷的建筑业更倾向于直接采用中央空调冷水机组进行供冷,因为其技术更加成熟,初投资相对地源热泵更低,而且可以应用于任何建筑。

但目前在我国长江流域,地源热泵的概念也在被逐渐接受而且应用于冷热双供,随着这个地区的居民对建筑环境要求的不断提高,相信地源热泵系统在这个地区也能体现出其特有的价值。

④用于城市城郊居多,农村很少

基于我国目前经济发展水平限制,地源热泵的分布与欧美国家有显著差异,欧美国家的地源热泵系统主要应用于位于乡村无其他能源供应的独立别墅,而我国地源热泵主要应用于城市中的大型公共建筑与居住建筑以及位于城郊无冷热输送管网但冬季需要大面积采暖的度假村、培训中心等建筑。

农村建筑中除了少量别墅使用此系统,普通村镇住宅很少使用此类系统。

⑤业务拓展

随着《国务院办公厅转发发展改革委等部门关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知》(国办法[2010]25号)文件的出台,相当多的地源热泵系统集成商和设备厂商开始从系统集成向建筑合同能源管理方向进行业务拓展,从工程建设公司和设备生产企业向能源服务管理公司进行转型。

(3)行业组织

随着行业的逐步扩大,相关技术需要交流、相关工艺需要规范,相应的组织结构也逐渐成立。

目前在国内较有影响力的行业组织有:

1中国建筑节能协会地源热泵专业委员会

专委会隶属中国建筑节能协会,挂靠在中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院,由全国范围内从事地源热泵技术研究、设计、系统集成、生产制造、施工安装、房地产等单位以及热心建筑节能事业的人士自愿组成的行业团体。

专委会依托《热泵资讯》与行业进行技术交流,《热泵资讯》创刊于2009年6月,由中国建筑节能协会地源热泵专业委员会、中国可再生能源学会热利用专业委员会、中国资源综合利用协会地温资源综合利用委员会共同主办,是我国地源热泵行业的指导性、综合性刊物,为地源热泵行业人士及时提供行业最新动态与资讯。

杂志内容包括:

人物访谈、政策解读、城市动态、国际资讯、技术交流、会员平台等。

2中国建筑学会暖通空调分会

中国建筑学会暖通空调分会是最早在我国推动地源热泵技术发展的行业组织,其前身是1962年成立的建筑设备委员会,1997年更名为暖通空调分会。

分会的学术活动重点围绕暖通空调专业发展的共性、热点和难点问题,依靠本专业热心科技发展的工程技术人员、各相关单位领导和业内众多企业的支持,开展各种形式的技术交流活动,以借鉴先进科技理论,提高学术水平,传播技术成果,不断增长专业技术人员的新知识和能力,帮助企业谋发展,增强了分会在业内的影响力。

中国建筑学会暖通空调分会与国际地源热泵协会多次进行技术交流,组织国内专家团队参加国际热泵大会和国际蓄能节能大会,为行业发展起到了重要作用。

此外,还有中国可再生能源学会地源热泵专业组,在推动地源热泵领域各相关机构之间的交流与合作、促进行业方面做出了积极贡献。

1.2我国地源热泵行业的产业现状

(1)我国地源热泵使用比例

据专委会对其组成单位相关工程信息统计,我国土壤源热泵、地下水热泵、地表水热泵、污水源热泵这四种系统的使用比例如图1-1所示。

 

图1-1我国地源热泵使用比例

(2)地源热泵企业规模

据不完全统计,目前我国以地源热泵相关设备产品制造、工程设计与施工、系统集成与调试管理维护的相关企业已达1000余家,自2005年开始,企业数量和规模不断扩大,新专利技术不断涌现,从业人员不断增多。

地源热泵企业规模从100万至数亿元不等,其中注册资本在1亿元以上的占25%,5000万元~1亿元的占13%,3000万元~5000万元的为25%,3000万元以下的有37%

图1-2我国地源热泵企业规模比例

(注:

左图中,注册资本3000万以下占37%,3000~5000万的占25%,5000万~1亿的占13%,1亿以上的占25%;

右图中,中外合资企业占8%,外商独资占20%,股份制企业占20%,民营企业占20%,其它有限责任公司占32%。

目前我国地源热泵相关企业的所有制形式见图1-3。

图1-3我国地源热泵企业的所有制形式

(3)地源热泵应用规模

我国自1998~2009年的地源热泵应用面积规模如图1-4所示。

图1-41998~2009年我国地源热泵应用面积规模

2009年地源热泵系统总体市场规模约为90亿元,其中热泵机组市场规模约为35亿元,2012年有望达到60亿元。

下图为水源/地源热泵系统机组市场产值预测曲线。

图1-5我国水源/地源热泵系统机组市场产值预测曲线

1.3我国地源热泵行业发展特点及趋势

1.发展特点

我国地源热泵发展特点为:

(1)覆盖面广,各种建筑类型都有应用

还有部分工业建筑也使用了此系统,包括产品生产基地与装备制造基地等。

根据现有总结资料看出,几乎所有类型的建筑都可以运行地源热泵系统进行冷热供应。

(2)各种热泵系统类型均有应用

(3)用于北方供热居多

由于地源热泵系统在供热时的节能效果更加明显,而且其与目前我国正在广泛使用的末端地板辐射系统可以很好配合,所以其在北方得到了更为广泛的应用。

由于气候原因及我国各个地区对供暖的需求不同,南方没有集中供热但冬季有热负荷需求的地区,很多建筑更倾向于采用空气源热泵用于加热室内空气,这样更容易调节和计量;

南方需要夏季供冷的建筑也更倾向于直接采用中央空调冷水机组进行供冷,因为其技术更加成熟,初投资相对地源热泵更低,而且可以应用于任何建筑。

目前在我国长江流域,地源热泵的概念也被逐渐接受而且应用于冷热双供,随着这个地区的居民对建筑环境要求的不断提高,相信地源热泵系统在这个地区也能体现出其特有的价值。

(4)用于城市城郊居多,农村很少

基于我国目前经济发展水平限制,地源热泵分布与欧美国家有显著差异,欧美国家的地源热泵系统主要应用于位于乡村无其他能源供应的独立别墅,而我国地源热泵主要应用于城市中的大型公共建筑与居住建筑以及位于城郊无冷热输送管网但冬季需要大面积采暖的度假村、培训中心等建筑。

2.趋势

目前,我国城乡既有建筑总面积约400亿m2,其中城镇约为160亿m2,在城镇中居住建筑面积约为105亿m2,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m2,预计到2020年底,我国新增的房屋面积将近300亿m2,新增城镇民用建筑面积将为100~150亿m2。

随着人民生活水平提高,我国采暖线也将逐步南移,采暖面积会逐步增大,新建建筑将有70亿m2以上需要供暖。

据专家测算,目前我国发电装机容量为5.08亿kW,百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2×

lO8kW,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×

1012kW,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m2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m3左右天然气,削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳约l6万吨颗粒物的排放。

基于此种情况,建设部提出,在“十一五”期间,推广浅层地能使其使用面积达到2.4亿m2。

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。

为了顺应国家大力发展可再生能源的号召,当前政府、技术研究、工程设计与安装以及设备制造商等部门应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的质量监管,防止一哄而起,杜绝假冒伪劣,保证地源热泵在建筑中应用中健康发展;

开发地源热泵和其它能源互相补充的技术体系,拓宽其发展方向。

通过对主要发展地源热泵系统的国家进行分析可以看出,地源热泵系统可以应用到所有建筑物有冷热需求的地方,不同地区不同气候条件有冷热需求的地方都可以从该系统中得到能量,可以预见,在不久未来,随着石油等燃料的价格不断上涨,采用地源热泵系统进行供热空调有着广阔的市场前景。

第2节地源热泵行业相关政策及标准规范

由于我国鼓励、支持可再生能源及地源热泵发展的法律、法规、文件很多,各个地方政府对地源热泵系统也有着不同的支持方式,本节对我国从中央到地方的地源热泵相关政策进行总结。

1.1国家颁布的地源热泵行业相关政策

2005年后,随着我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强,《可再生能源法》、《节约能源法》、《可再生能源中长期发展规划》相继颁布。

为落实《中华人民共和国可再生能源法》和《国务院关于加强节能工作的规定》,推进可再生能源在建筑领域的规模化应用。

建设部出台《建设部关于落实<

国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知>

的实施方案》的通知(建科[2007]159号),提出:

到“十一五”期末,建筑节能实现节约1亿吨标准煤的目标。

从2006年到2008年,根据《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》等相关文件,住房和城乡建设部共前后四批对359个项目进行了补贴,补贴资金约20亿元。

2009年,住建部开始组织实施“可再生能源建筑应用城市示范”和“农村地区可再生能源建筑应用示范”,已经确定了第一批21个示范城市和38个农村地区县级示范。

首批示范城市每个获得5000万元至8000万元不等的专项资金补助。

该补助资金将为当地可再生能源建筑应用规模化发展带来新机遇,并为加快新能源与节能环保新兴产业发展、推动可再生能源推广应用提供强大动力。

1、与气候变化相关的国家政策

《中国应对气候变化国家方案》,由国务院于2007年6月3日公布,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

第四部分“中国应对气候变化的相关政策和措施”中明确提出要“积极扶持太阳能、地热能、海洋能等的开发和利用;

”、“积极推进地热能和海洋能的开发利用,推广满足环境和水资源保护要求的地热供暖、供热水和地源热泵技术等”

2、与节能与可再生能源相关的国家法规与政策

(1)《中华人民共和国节约能源法》

由第十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议公布,从2008年4月1日开始施行,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

第一章第二条定义“本法所称能源,是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。

”第三章第三节第四十条指出:

“国家鼓励新建建筑和既有建筑节能改造中使用新型墙体材料等节能建筑材料和节能设备,安装和使用太阳能等可再生能源利用系统。

”第五十八条指出:

“国务院管理节能工作的部门会同国务院有关部门制定并公布节能技术、节能产品的推广目录,引导用能单位和个人使用先进的节能技术、节能产品。

国务院管理节能工作的部门会同国务院有关部门组织实施重大节能科研项目、节能示范项目、重点节能工程。

”第六十一条指出:

“国家对生产、使用列入本法第五十八条规定的推广目录的需要支持的节能技术、节能产品,实行税收优惠等扶持政策”。

(2)《中华人民共和国可再生能源法》

由第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议公布,从2006年1月1日开始施行,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

第一章第二条:

“本法所称可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。

”;

第三章第十二条:

“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划等”;

第六章第二十五条:

“对列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目,金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款。

”第二十六条:

“国家对列入可再生能源产业发展指导目录的项目给予税收优惠。

具体办法由国务院规定”。

(3)《国务院关于加强节能工作的决定》

由国务院于2006年8月6日公布,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

“三、加快构建节能型产业体系(九)优化用能结构”。

(4)《节能减排综合性工作方案》

由国务院于2007年6月3日公布,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

积极推进能源结构调整。

大力发展可再生能源,抓紧制订出台可再生能源中长期规划,推进风能、太阳能、地热能、水电、沼气、生物质能利用以及可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设,加强资源调查评价。

(5)《可再生能源中长期发展规划》

由国家发展和改革委员会于2007年9月公布,其中涉及地源热泵行业政策的相关内容为:

可再生能源包括水能、生物质能、风能、地热能和海洋能等,资源潜力大,环境污染低,可持续利用,是有利于人与自然和谐发展的重要能源。

地热能利用包括发电和热利用两种方式,技术均比较成熟,地热能热利用包括地热水的直接利用和地源热泵供热、制冷。

今后十五年我国可再生能源的总体发展目标:

“提高可再生能源比重,促进能源结构调整……加快发展水电、生物质能、风电和太阳能,大力推广太阳能和地热能在建筑中的规模化应用,降低煤炭在能源消费中的比重,是我国可再生能源发展的首要目标。

”该规划给出了具体的发展目标、投资估算和能源效率。

(6)国务院全面部署“十二五”节能减排

2011年9月7日国务院网站公布了《印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》后,9月27日,国务院就在北京召开全国节能减排工作电视电话会议,除了全面动员和部署“十二五”节能减排工作,还通报表扬了“十一五”时期节能减排工作的优秀省市,以激励在“十二五”节能减排领域继续积极努力。

3、与建筑节能相关的国家政策

(1)《民用建筑节能条例》

由国务院法制办公室于2008年8月1日公布,其相关内容:

第一章第四条国家鼓励和扶持在新建建筑和既有建筑节能改造中采用太阳能、地热能登可再生能源。

(2)《节能中长期专项规划》

由国家发展和改革委员会于2004年11月公布,其相关内容是:

节能重点领域的第三点“建筑、民用、商用建筑中,鼓励采用蓄冷、蓄热空调及冷热电联供技术,中央空调系统采用风机水泵变频调速技术,节能门窗、新型墙体材料等。

加快太阳能、地热等可再生能源在建筑物的利用”。

(3)《“十一五”十大重点节能工程实施意见》

由国家发展和改革委员会、国家科技部、财政部、住建部于2006年7月联合发布,其相关内容为:

在建筑节能工程中开展再生能源技术城市级示范活动,探索推广机制和模式,包括太阳能利用、淡水源热泵、海水源热泵、浅层地能利用和可再生能源技术集成等。

完善新建建筑设计规范,推行建筑物与可再生能源一体化进程。

(4)《建设部关于建设领域资源节约今明两年重点工作的安排意见》

由住建部科技司于2005年6月23日公布,其相关内容是:

认真贯彻落实《可再生能源法》,结合实际情况,抓好可再生能源的重点建设。

(5)《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》

由住建部、财政部于2006年8月25日联合公布,其相关内容为:

充分认识推进可再生能源在建筑领域规模化应用的重要意义,推进可再生能源在建筑领域应用指导思想及工作目标、重点技术领域等。

(6)《可再生

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