【学员资讯】它山之石，可以攻玉：地源热泵

说起地源热泵，人们可能会觉得陌生，但是提起国家运动场“鸟巢”，我们都不会陌生了。伴随着年8月8日第29届北京奥运会在“鸟巢”的盛大开幕，这座充满现代感的建筑借着竹苞松茂的电视画面传遍了全球，承载着几代中国人的梦想在这里伟大启航。

正如北京奥运会的口号“绿色奥运”一样，这座建筑面积25.8万平方米，占地面积20.4万平方米，能容纳观众座席91，个的超大型建筑就采取了地源热泵技术供暖和制冷，它的秘密就是：“鸟巢”中足球场地的下面有口地源热泵系统井。它通过地埋换热管，冬季吸收土壤中存贮的热量为“鸟巢”供热；夏季吸收土壤中存贮的冷量向“鸟巢”供冷，节能又环保。

图（1）国家运动场“鸟巢”

如果地源热泵真是一项先进节能的技术，那末它在我们山西发展的怎样呢？遭到人们的欢迎吗？又有哪些问题和困难呢？如果地源热泵技术对我们的未来至关重要的话，我们怎样做才能让它在山西走得更远呢？

有数量没质量

以年的统计数据来看，山西省范围内总共有43个项目，建成面积万平米，项目从南到北都有散布，但是整体质量不佳，运行效果差强人意，标榜的节能效果更是没有发挥出来。这些项目既有采取土壤源热泵技术的，也有采取污水源热泵技术的。

比如：太原市荣军北街95号的新源小区项目，该项目虽然采取的是地源热泵技术供热，但是，系统在冬季运行期间却屡屡“罢工”，用户室内的温度低于供暖正常值。后来，开发商不能不替换原来的地源热泵系统，重新购置传统的燃油锅炉，再后来是燃气锅炉供暖。

再比如：太原市长风街南侧的新领地小区，该小区也算是太原市的高级小区，设计利用污水源热泵采暖，但是，实际运行情况不理想，供热效果差。后来，改用燃气锅炉。

叫好不叫座

客观来说，地源热泵是一项非常成熟的技术。美国从70年代开始推行地源热泵技术，到现在，美国是世界上地源热泵应用最多的国家。在德国，地热能利用是德国现在和未来重点推行的包括风能、水力、太阳能、沼气可再生能源利用的5大领域之一。而利用浅层地热能的地源热泵系统在德国基本上已成为低能耗建筑、被动式建筑的供暖制冷标准配置。

虽然地源热泵技术先进，相比较传统的供暖制冷方式有诸多优点，比如：（1）后期运行费用低，（2）运行进程中，基本上不排放CO2和污染物，（3）一套系统，供暖制冷两种模式（4）运行进程自动化，但是它在山西市场上的接受度却不是很高。这里既有初始投资本钱比较高的缘由，也有地源热泵在市场上“口碑”的问题，受很多失败项目的影响，地源热泵被认为在我省“水土不服”，不适合我省的实际情况。这类毛病的认识带来的问题就是地源热泵在我省的“叫好不叫座”，阻碍了地源热泵在我省的健康发展。

出现以上问题，追根溯源，最根本的还是我们的基础研究不够扎实、设计规范不够细致、施工水平低下、前期测试与验证环节缺失等等造成的，用一句话来概括就是质量管理水平低。这些现实注定了地源热泵的未来之路在我省不会风平浪静。

市场潜力巨大

全国范围来看，预计“125”期间，中国将完成地源热泵供暖（制冷）面积3.5亿平方米左右。市场规模总计将到达1亿元左右。从我省自己的情况来看，山西省住房和城乡建设厅制定的目标：“125”期间，全省累计可再生能源建筑运用面积新增1亿平方米。到年底，可再生能源建筑运用面积占新建建筑面积的比例新增40%，可再生能源消费量占建筑能耗的比例到达10%以上。其中土壤源热泵面积万平方米；地下水源热泵建筑面积万平方米。仅仅地源热泵一项，市场规模就在30亿左右。占到全国市场容量的大约3%。明显，这个数字还不算高。

它山之石，可以攻玉

尽人皆知，德国是世界上最重视建筑节能的国家。被动式建筑、零能耗建筑等等都基本上是德国率先提出的。目前，在德国，被动式建筑基本上成为了新建建筑的常态。在德国等国的推动下，欧盟规定：从年开始，欧盟国家内所有新建建筑必须符合被动式建筑的规定。

作为利用可再生能源和建筑节能技术的地源热泵在德国也是相当成熟、产业链条相当完善、施工水平相当先进，质量管理相当严格。回首80年代，地源热泵项目在德国出现大面积失败，运行效果没有实现预期，随后，地源热泵市场在德国出现10年之久的大衰退。从年开始，地源热泵才重新在德国市场复苏。

作为山西省和德国北威州联合资助派往德国实习一年的第10批研修生，作者在德国北威州的地源热泵相干设计单位、施工单位和大学研究机构等短时间参观访问或长时间实习，总结出以下几条德国方面比较好的做法，希望能对山西的地源热泵发展起到一些建设性作用。

德国在地热利用方面有强大的教育与研究机构，和重视技能培训的职业学校。

以北威州为例，波鸿Bochum是北威州地源热泵研发的重镇，除有波鸿鲁尔大学（Ruhr-Universit?tBochum）还有波鸿应用技术大学（HochschuleBochum），波鸿国际地源热泵中心（InternationalesGeothermieZentrumBochum）就设立在波鸿应用技术大学内，另外，还有著名的亚琛工业大学（RWTHAachen）、盖尔森基兴应用技术大学（Gelsenkirchen）、东威斯特法伦-利普应用技术大学（Ostwestfalen-LippeUniversity），在这些大学里开设有地源热泵方面的研究或课程，有的高校还设置了本科学位、硕士学位、博士学位。

除这些以大学为主的研发机构，还有很多专门培训技工的教育培训中心，它们的目的非常明确，就是培养企业需要的熟练技工，课程主要以实际操作为主。比如：北威州的明斯特技术职业教育中心（Handwerkskammer-BildungsZentrumMünster）。

这些政府大力资助的教育与研究机构承当了整体提升德国地源热泵技术水平的重要，而大力发展职业技术教育，则培养了一批既懂理论又能熟练操作的高素质技术工人，补齐了项目研发与设计的高水准到项目实行与落地的高水准之间的衔接鸿沟，大大提升了德国地源热泵项目的成功率和稳定性。

德国将地源热泵领域资源整合，组建了强大的地热利用火伴络（NetzwerkGeothermie）。

德国人的足球踢得好，很大程度上得益于德国人的团队精神。在发展地源热泵方面，德国人也喜欢团队协作。以北威州为例，他们组建了地热利用火伴络（NetzwerkGeothermieNRW），这个络的成员在年的时候就着名之多，既包括企业、科研机构还有公共管理部门，该火伴络下设一个工作办公室，与波鸿国际地源热泵中心、波鸿市、波鸿应用技术大学、鲁尔区经济增进部进行合作。

这个地热利用火伴络的工作目标是：企业创设、新市场开发、信息交换、项目发起、工作安全、工作岗位创造和加强国内国际合作等。

在这个火伴络中，由不同工作范围的专家和专业人士组成不同的小工作圈（AK），方便小范围内的交换合作。这些小工作圈有：政府审批和设计管理工作圈、能源经济和合约工作圈、浅层地热能利用工作圈、深层地热能利用工作圈、矿山基础设施和矿井水工作圈、研究和发展工作圈、培训和进修工作圈等。

德国地源热泵产业链完全、专业化分工细致、规范和标准明细。

以北威州鲁尔大都会区为例，截至年为止，在该区触及地源热泵这个行业的企业总计有多家。散布在12个不同的工作领域：1、地源热泵设计2、暖通空调技术3、热泵主机生产4、建筑设备生产5、钻井公司6、钻井服务7、钻井机械设备生产8、地埋管与回填材料生产9、批发销售10、能源供应11、集中供暖设计12、地热电厂设计。

德国这类以中小企业为主的经济结构的优势在于，每一个行业的的企业都专注于将自己所在的领域做精做强，在专业化分工如此细致的背景下，严格恪守“不越界”的经营理念。这就是地源热泵项目在德国，不论是由大的公司设计和施工，还是由小的公司设计和施工，质量都能得到保证的根本原因，他们都能依照德国的相干规范和标准严格执行和实行，在地热利用火伴络中，他们之间是相互合作、相互促进的关系。

德国政府在推动地源热泵在建筑领域的运用方面不遗余力。

在德国，新建、改建和扩建的建筑根据EnEv（德国节能规范）“Energieeinsparverordnung”的规定都需要有“能源证书”（Energieausweis）。

对没有能源证书或捏造和出具不真实能源证书的建筑，最高处以14欧元的罚款。

如果是私人建筑，在其出售或出租的时候，房东有义务向买主或房客出示“能源证书”（Energieausweis）。

对净面积大于1m2的公共建筑，公共建筑所属单位有义务向公众提供能源证书证明，并张贴在公众能明显看到的位置。

“能源证书”（Energieausweis）上主要记载建筑对能源的需求量和能源的消耗量和CO2的排放量。

图（2）德国的能源证书（Energieausweis）局部图

在德国，人们认为房子的全部本钱既包括房子的建造本钱，也包括房子建成后的消耗本钱（消耗水、电、暖气、冷气等的本钱）。在德国，这二者的比例是：建筑本钱20%+消耗本钱80%=全部房子的生命本钱。

为了下降房子后期的消耗本钱，也同时为了下降CO2的排放，德国政府规定：新建建筑或旧建筑改造中，必须做隔热保温；同时，鼓励采取包括地源热泵在内的可再生能源利用系统，并给予补助、无息贷款或低息贷款的资金支持。

它山之石，可以攻玉。地源热泵虽然在我省的发展已有20年时间了，但是目前也正面临侧重大的挑战，解决不好，就会堕入德国80年代到90年代的大衰退。这绝不是耸人听闻。从德国的经验来看，要推动地源热泵在我省的延续健康发展，需要在战略上把它当作一项系统工程来做，构成一种“研发在前、产业在中、培训在后，政策在左、规范在右”的互动结构体系。

在这个体系中，核心是企业的发展。大学等研究机构展开基础研究和运用研究支持和推动企业技术升级和产业更新，职业技能培训中心为企业培养高素质的技术工人，政府制定有利于企业发展和产业更新的政策，行业协会制定规范和标准增进产业的计划化标准化。

另外，组建我省自己的地热利用火伴络（NetzwerkGeothermieShanxi），这个地热利用火伴络的工作目标可以参考德国：企业创设、新市场开发、信息交换、项目发起、工作安全、工作岗位创造和加强国内国际合作等。

在这个火伴络中，由不同工作范围的专家和专业人士组成不同的小工作圈（AK），方便小范围内的交换合作。

最后，有必要在我省建设1座“地源热泵技术运用与节能测试中心”，研发和改进包括：前期地质条件研究、水资源勘探和保护研究、钻井技术研究、土壤热物性研究、回填材料与技术研究、保温隔热材料与技术研究、检测手段更新研究、系统集成优化研究、室内末端散热优化研究等。

在这个平台上，企业之间，企业与科研单位之间，企业与德国企业或相干机构之间可以交换合作，共同推动我省的地热利用水平，推动我省的地源热泵产业发展。

建设这样1座“地源热泵技术运用与节能测试中心”本身就为我们与德国的企业和相干机构进行合作提供了一次难得的机会。可以看做是中德合作在山西落地的一个示范项目。