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“雙碳”目標下,淺層地熱能如何發展?

添加時間:2021/9/8 16:17:50   來源:河南省頂峰節能科技有限公司   查看:602

/胡平放

        淺層地熱能是指從地表至地下200m深度范圍內,儲存于水體、土體、巖石中的溫度低于25℃,采用熱泵技術可提取用于建筑物供熱或制冷等的地熱能。地熱能包括淺層與中深層地熱,淺層地熱的蘊藏量雖不如中深層地熱能,但分布廣泛,幾乎所有的陸地以下都有可利用的淺層地熱能,且目前開采利用技術基本成熟。淺層地熱能的突出優點是,可采用地源熱泵技術利用其供冷供暖,效率比傳統方式高20-40%, 且利用了大量可再生能源,減少化石能源使用,顯著減少二氧化碳排放,因此淺層地熱能的開發利用對大力推動碳達峰碳中和有非常重要的意義。

        淺層地熱能利用技術在我國已發展20余年,為我國的節能減排事業做出了巨大貢獻。截止2019年我國淺層地熱能利用面積已達8.4億平方米,裝機容量與應用面積均居世界第一。每年減少約4000萬噸二氧化碳排放。我國淺層地熱利用發展的特點包括:(1)發展快。淺層地熱能利用市場發展空間大,初期發展速度很快,近年進入平穩發展期。(2)應用面積大,大型建筑多。一個項目從幾萬平米發展到幾十萬,甚至上百萬平米。(3)各地域利用發展程度不同,覆蓋面廣,各種建筑類型都有應用。(4)系統類型多樣。據統計,我國地埋管地源熱泵、地下水源熱泵、地表水源熱泵使用比例分別為45.4%、24.9%、29.7%。

        淺層地熱能利用二十余年來對優化我國能源結構、降低能源消耗、提高能源利用效率和減少碳排放起到了重要作用。

        我國從上世紀80年代開始,經歷了地源熱泵發展起步期(20世紀80年代~21世紀初)、地源熱泵發展推廣期(21世紀初~2013年)和地源熱泵發展穩定期(2014年~)。但目前存在一些不容忽視的問題。主要問題有:缺乏切實可行的施工監理操作等規范和嚴格的質量監管措施,運行策略較缺乏,部分項目設計施工運行水平不高,系統運行效率的監測與監管普遍缺失,導致這部分地源熱泵系統潛在的節能優勢未能充分發揮或運行失敗。各地初期優惠政策逐步取消。這些問題與因素影響了地源熱泵的市場表現,也使得部分用戶對地源熱泵技術產生懷疑,影響了淺層地熱能技術的進一步發展。

總體上,地源熱泵是一項非常好的節能環保技術,但目前其潛力還沒有得到應有的發揮。美國在商業建筑空調設備中,地源熱泵占比超過20%,新建建筑中超過35%。而我國每年新建建筑面積約20億平方米,使用地源熱泵的不到5%,在新建公共建筑中占比也小于10%,與美國等國家相比有較大差距。在碳達峰碳中和背景下,我國的淺層地熱能利用面臨新的機遇,如何進一步發展,筆者提出以下思考:

1、客觀認識地源熱泵的技術優勢與特點,嚴格區分地源熱泵自身不足與由于不科學應用導致的效果不理想問題,不因為部分項目因人為原因導致的失敗或效果不理想而對地源熱泵技術產生懷疑,堅定對地源熱泵節能環保優勢和在碳達峰碳中和中的重要作用的認識。加強對社會大眾的宣傳,讓部分用戶解除疑慮。

2、加強技術與監管措施到位,繼續積極推廣淺層地熱能的利用與地源熱泵技術。要重視各項技術應用的科學合理性,嚴格監管,做好從勘察、設計、施工到運行的各個環節,保證達到地源熱泵應有的節能效果。盡量避免由于施工與運行質量等原因導致的系統效果不達標問題。要注意運行監測,保證監測系統正常工作,使獲得的系統能效、地溫、地下水溫度等數據得到及時分析反饋,及時發現現有系統是否節能。淺層地熱能技術已有較多研究成果,要尤其注意科技成果的轉化應用,加強產學研用協作,企業應與高??蒲性核芮薪涣骱献?,從具體產品與工程實際出發提出問題,以解決問題為導向,共同開展研發工作。

3、認識多能互補的重要性。地源熱泵不是一種完美技術,既有節能環保的突出優勢,也有初投資較高、施工要求高等不足。特別是其適應性問題要注意,不是所有場合都適用地源熱泵技術。多能互補技術可利用各種能源優勢,優勢互補,是一種值得提倡的科學用能方式,太陽能技術、蓄能技術、風能技術、傳統冷水機組、燃氣鍋爐等能源利用形式與地源熱泵結合可適應不同建筑負荷特點和需求,包括地源熱泵中的不同形式的復合也值得考慮,使淺層地熱能發揮更好作用。當然其科學組合設計與運行策略非常關鍵,需要精細考慮。目前污水源熱泵技術應用相對偏少,有較大的發展空間。

4、目前地源熱泵應用面積在建筑中的比例仍然較低,潛力較大。要科學合理制定地源熱泵的發展規劃,相關管理部門與行業既要積極倡導,又不應盲目提出過快的目標。管理部門的主要職責應放在加強質量監管、節能監察力度方面。通過相關政策不斷鼓勵引導淺層地熱能產業的發展。

注:原文刊登于20217月《中國地熱》雜志

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