龍惟定教授是中國(guó)制冷行業(yè)的知名專家，有著專業(yè)學(xué)術(shù)背景的他在暖通空調(diào)行業(yè)內(nèi)奮斗多年，主持和參與過國(guó)內(nèi)不少科研項(xiàng)目和重大工程，在國(guó)際上也有相當(dāng)?shù)闹?。本文中，龍惟定教授?duì)國(guó)內(nèi)地源熱泵行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展發(fā)表了自己的看法。

    說(shuō)起中國(guó)制冷行業(yè)的專家，龍惟定教授當(dāng)屬相當(dāng)知名的一位。有著專業(yè)學(xué)術(shù)背景的他在暖通空調(diào)行業(yè)內(nèi)奮斗多年，新風(fēng)機(jī)組主持和參與過國(guó)內(nèi)不少科研項(xiàng)目和重大工程，在國(guó)際上也有相當(dāng)?shù)闹?。近日，記者有幸采訪到他，請(qǐng)他對(duì)國(guó)內(nèi)地源熱泵行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展談?wù)勛约旱目捶?。采訪就從龍惟定教授工作和生活的城市——上海說(shuō)起。  

    讓節(jié)能技術(shù)真正為節(jié)能服務(wù)

    談到上海及至整個(gè)華東地區(qū)地源熱泵的應(yīng)用狀況，龍惟定教授認(rèn)為，同全國(guó)的總體應(yīng)用形勢(shì)相似，華東地區(qū)對(duì)于地源熱泵的應(yīng)用也比較廣泛。在剛剛結(jié)束的世博會(huì)的世博園區(qū)中，世博軸、世博中心、演藝中心和城市未來(lái)館等都采用了江水源熱泵技術(shù)，取得了較好的效果。以世博軸為例，在靠近黃浦江一端設(shè)取水口，每小時(shí)有1200噸黃浦江水作為空調(diào)冷卻水經(jīng)過熱泵機(jī)組，換熱后再排回江中。在世博軸遠(yuǎn)離江岸的一側(cè)，同時(shí)采用了地源熱泵技術(shù)，由于項(xiàng)目地處市中心，土地面積有限，因此采用了樁基地源熱泵。龍惟定表示，世博軸堪稱當(dāng)今世界上規(guī)模最大的樁基地源熱泵技術(shù)應(yīng)用，有效地節(jié)省了土地面積，在其他工程中也有推廣價(jià)值。

    科學(xué)計(jì)算負(fù)荷實(shí)現(xiàn)蓄放熱平衡

    在華東等夏熱冬冷地區(qū)推廣地源熱泵，龍惟定認(rèn)為，如何科學(xué)計(jì)算負(fù)荷是應(yīng)該著重考慮的問題。在他看來(lái)，說(shuō)淺層地溫是可再生能源其實(shí)并不恰當(dāng)，它并不是取之不盡用之不竭的能源，而只是“淺層地表蓄熱”。“它從技術(shù)上說(shuō)就像是蓄電池，而從使用上說(shuō)就像是信用卡”。之所以這么說(shuō)，就是因?yàn)榈卦礋岜眉夹g(shù)其實(shí)是利用大地的高熱容性蓄熱（冷），將熱量蓄存在地下，通過熱泵消耗電力做功來(lái)充、放熱。這跟制冷機(jī)的原理并沒有質(zhì)的差別。而所謂“信用卡”的比喻則是說(shuō)明，這些熱（冷）可以少量透支，但必須及時(shí)“還清”。所以，龍惟定認(rèn)為，應(yīng)用地源熱泵一定要實(shí)現(xiàn)蓄放熱平衡，從地下提取多少熱就要還回去多少熱，如果做不到平衡，系統(tǒng)就很難維持效率，更達(dá)不到節(jié)能的要求。

    而正是基于這種熱平衡的指導(dǎo)理念，新風(fēng)換氣機(jī)龍惟定才尤其強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)中要注重負(fù)荷的計(jì)算。他提出，夏季負(fù)荷占優(yōu)地區(qū)，要綜合考慮土壤經(jīng)過冬季放熱及過渡季散失之后夏季可供取出的冷量來(lái)估算資源量；而冬季負(fù)荷占優(yōu)地區(qū)，要綜合考慮土壤經(jīng)過夏季吸熱及過渡季散失之后冬季可供取出的熱量來(lái)估算資源量大小。

    也就是說(shuō)，在華東地區(qū)這種夏季冷負(fù)荷占優(yōu)地區(qū)，淺層地表蓄熱能的資源估計(jì)要以滿足建筑冬季采暖需求為基礎(chǔ)，反推夏季的可利用能，夏季不足部分用其它能源補(bǔ)充。具體說(shuō)來(lái)，就是要以冬季采暖熱負(fù)荷為基礎(chǔ)，結(jié)合熱泵的制熱效率，估算出地源熱泵系統(tǒng)的最大取熱量，而后通過土壤換熱器熱響應(yīng)測(cè)試分別得到當(dāng)?shù)囟竞拖募就寥罁Q熱器每米井深取熱量和散熱量，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件確定合適的井深。再根據(jù)最大取熱量、冬季土壤換熱器每米井深取熱量和井深計(jì)算出所需要打的井?dāng)?shù)；根據(jù)當(dāng)?shù)乜衫玫穆窆芡恋孛娣e和井間距，計(jì)算出實(shí)際打井?dāng)?shù)；根據(jù)夏季土壤換熱器每米井深散熱量計(jì)算出這些井可承擔(dān)的夏季負(fù)荷量。最后，夏季不足部分需要通過輔助冷卻塔和輔助制冷機(jī)來(lái)補(bǔ)充。

    他舉例說(shuō)，二十多年前有一個(gè)在上海某開發(fā)區(qū)大樓的地源熱泵項(xiàng)目，由于設(shè)計(jì)者對(duì)冬夏平衡的問題考慮不周到，只從夏季負(fù)荷考慮，因此在系統(tǒng)運(yùn)行了幾年后地溫便很快升高，導(dǎo)致無(wú)法制冷，整個(gè)工程就徹底廢掉了。當(dāng)時(shí)地源熱泵項(xiàng)目尚屬鳳毛麟角，設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)的一家美國(guó)公司還沒有很多經(jīng)驗(yàn)，今天盡管國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了上千個(gè)項(xiàng)目，但并沒有很好的總結(jié)，多數(shù)項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間還比較短。因此，早年的教訓(xùn)對(duì)中國(guó)地源熱泵行業(yè)仍然有很強(qiáng)的借鑒意義。

    此外，他還提醒，平衡不僅是冬夏負(fù)荷的平衡，還與用熱時(shí)間長(zhǎng)短與熱強(qiáng)度有關(guān)。也就是說(shuō)要給系統(tǒng)以“喘息”的機(jī)會(huì)。例如，盡管在我國(guó)某些地區(qū)（例如沈陽(yáng)市）其冬夏負(fù)荷基本相等，但如果項(xiàng)目需求是夏季10小時(shí)空調(diào)，冬季24小時(shí)采暖，就又帶來(lái)了“時(shí)間”上的不平衡；再比如白天用地源熱泵供冷供熱、夜間利用低谷電力繼續(xù)用地源熱泵蓄冷蓄熱，不留“喘息”時(shí)間，就造成強(qiáng)度上的不平衡。這些都會(huì)產(chǎn)生問題。忽略了熱平衡的項(xiàng)目在運(yùn)行幾年后，效果不容樂觀?？傊埼┒ㄕJ(rèn)為，蓄放熱的平衡是地源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的前提，對(duì)此，他有過不少對(duì)實(shí)際案例的數(shù)據(jù)分析，也有力地證明了這一觀點(diǎn)。

    衡量節(jié)能不要“技術(shù)至上”

    上海市正在制訂地源熱泵技術(shù)的相關(guān)管理辦法，提出了要合理推廣應(yīng)用地源熱泵，對(duì)此，龍惟定表示十分贊同。他認(rèn)為，地源熱泵是一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，這點(diǎn)是毋庸置疑的，但是并不是所有的節(jié)能技術(shù)在任何情況下都適合使用，技術(shù)要因時(shí)因地制宜，具體情況具體分析。目前國(guó)內(nèi)有些城市為了推廣地源熱泵，以政府文件的形式“一刀切”式的推廣，要求新建建筑強(qiáng)制使用地源熱泵，這其實(shí)是不可取的。除此之外，也有一些項(xiàng)目為了得到國(guó)家和當(dāng)?shù)卣难a(bǔ)貼，就刻意地集成了如地源熱泵等大量的節(jié)能技術(shù)，在各種評(píng)選中獲得了不少綠色建筑、節(jié)能建筑的稱號(hào)，但實(shí)際上節(jié)能的真正效果如何，卻少有人問津。龍惟定說(shuō)，這種“技術(shù)至上”的觀點(diǎn)應(yīng)該摒棄，我們要做的是科學(xué)地、有序地去推廣節(jié)能技術(shù)。衡量建筑是否綠色、節(jié)能，不能以用了多少技術(shù)去考察，而應(yīng)該以具體的節(jié)能量說(shuō)話。

    龍惟定告訴記者，目前一些項(xiàng)目號(hào)稱應(yīng)用了地源熱泵，可以實(shí)現(xiàn)多大比例的節(jié)能，這往往都是理論推算的結(jié)果，而不是實(shí)際的節(jié)能量。其實(shí)即便應(yīng)用了地源熱泵這種節(jié)能技術(shù)，如果設(shè)計(jì)不合理，很可能沒有任何的節(jié)能效果。在暖通電氣行業(yè)，“大馬拉小車”的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，應(yīng)用地源熱泵也是一樣，目前的普遍現(xiàn)象是系統(tǒng)負(fù)荷設(shè)計(jì)過大，國(guó)內(nèi)空調(diào)裝機(jī)與實(shí)際使用相差幾倍的情況比比皆是。這樣的系統(tǒng)其節(jié)能效果顯然要大打折扣。因此，我們不能只關(guān)注使用了哪些技術(shù)，而是應(yīng)該切實(shí)把這些技術(shù)用好，因?yàn)楣?jié)能是整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能。他說(shuō)，對(duì)技術(shù)要多元化評(píng)價(jià)，不能“非此即彼”、“非黑即白”。這世界上沒有哪項(xiàng)技術(shù)一用就節(jié)能，也沒有哪項(xiàng)技術(shù)絕對(duì)不節(jié)能，要有辯證的思維。工程師和專家的責(zé)任是如何揚(yáng)長(zhǎng)避短、取長(zhǎng)補(bǔ)短，符合科學(xué)規(guī)律。

    其實(shí)，地源熱泵系統(tǒng)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，由于涉及到對(duì)地下資源的應(yīng)用，尤其應(yīng)該慎重。盡管到目前為止，其應(yīng)用對(duì)生態(tài)的破壞程度、對(duì)地下溫度場(chǎng)的影響等等還沒有確切的數(shù)據(jù)可以證明，但是業(yè)內(nèi)人士必須對(duì)這些給予足夠的關(guān)注。從這個(gè)角度而言，更應(yīng)該本著科學(xué)、可持續(xù)的態(tài)度去推廣。龍惟定尤其談到了地下水水源熱泵的應(yīng)用。他說(shuō)，包括上海在內(nèi)的很多城市，地面沉降都比較嚴(yán)重，這些地區(qū)都不適合應(yīng)用地下水源熱泵。盡管在地源熱泵技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定，使用地下水源熱泵要實(shí)現(xiàn)100%回灌，但目前的實(shí)際情況是，絕大部分工程都無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全回灌，這主要是由于地下壓力大，進(jìn)行回灌相當(dāng)困難。而即便回灌回去，對(duì)生態(tài)也會(huì)產(chǎn)生影響，地下水中的微生物和地面的微生物因?yàn)檫@種開采和回灌都有可能引起變異，而這種對(duì)生態(tài)的污染是不可逆的，一旦造成破壞，無(wú)法挽回。龍惟定說(shuō)，今年起，上海新建的保障房小區(qū)，規(guī)定必須打水井，用于在重大災(zāi)害情況下為居民提供飲用水?？梢?，地下水資源是何等的重要，絕不能污染或浪費(fèi)。

    “能源總線”的節(jié)能意義

    談到如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能，龍惟定告訴記者，在地源熱泵、水源熱泵集成應(yīng)用的場(chǎng)合，能源總線就是很好的方式。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，總線是一種計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路也與總線連接。風(fēng)機(jī)盤管而在地源熱泵系統(tǒng)中，“能源總線（energybus）”，就是將來(lái)自于可再生能源或未利用能源的熱源或熱匯水，通過作為基礎(chǔ)設(shè)施的管網(wǎng)，輸送到用戶。在用戶端，總線來(lái)的水作為水源熱泵的熱源或熱匯，經(jīng)換熱后回到源頭，或排放（地表水）、或循環(huán)再次換熱（通過換熱器與各種“源”和“匯”耦合）、或回灌（地下水）。能源總線系統(tǒng)送往末端用戶的冷媒不是冷凍水,而是從天然冷源(熱源)得到的冷(熱)媒水,各個(gè)能源中心內(nèi)僅配備熱交換設(shè)備和循環(huán)動(dòng)力設(shè)備，各末端用戶單獨(dú)配置水源冷水機(jī)組或熱泵機(jī)組,利用集中管網(wǎng)送來(lái)的冷(熱)媒水,制取冷或熱,滿足用戶改善室內(nèi)環(huán)境的需求。

    龍惟定解釋，根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源條件，能源總線的“源”和“匯”可以不止一個(gè)；用戶可以是建筑、可以是建筑物的每一層樓（例如美國(guó)紐約在世貿(mào)遺址上重建的“自由塔”大廈）、可以是每戶住宅套房（每戶一套的水源變冷媒流量VRF機(jī)組）、甚至可以是每間房間（酒店，用水環(huán)熱泵系統(tǒng)）。所以它既可以區(qū)域規(guī)模的優(yōu)勢(shì)充分利用天然冷源,又可解決末端負(fù)荷變化帶來(lái)的系統(tǒng)能效問題,利于單體建筑按照實(shí)際情況進(jìn)行獨(dú)立的負(fù)荷調(diào)節(jié)。

    應(yīng)用能源總線有幾大突出優(yōu)勢(shì)，龍惟定說(shuō)，一是規(guī)?；褂锰烊焕?熱)源,提高可再生能源使用的經(jīng)濟(jì)效益；二是由于建筑群同時(shí)使用系數(shù)的存在,集中的冷卻水系統(tǒng)總流量比分散式減少。三是在末端設(shè)備為水源熱泵機(jī)組的時(shí)候,能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)供冷和供熱,此時(shí)可以回收建筑物內(nèi)的余熱；四是集中的排熱,可有效緩解城市局部熱排放造成的熱島效應(yīng)。五是因冷卻水溫度常高于土壤溫度,因此集中式管網(wǎng)的管道可直埋,減少保溫成本；六是減少了冷卻塔維護(hù)費(fèi)用,節(jié)約水資源；還有很重要的一點(diǎn)是計(jì)費(fèi)方便,公共分?jǐn)偛糠謨H為循環(huán)水泵的運(yùn)行費(fèi)、水泵、管網(wǎng)與換熱器的初投資費(fèi)用。龍惟定說(shuō)，能源總線系統(tǒng)適用于空調(diào)負(fù)荷錯(cuò)峰型的綜合社區(qū),如果附近有大量天然冷源可以利用,降低供水溫度,利于提高機(jī)組的COP,也利于拉大供回水溫差,減小輸送能耗.末端用戶負(fù)荷率較低的區(qū)域應(yīng)用能源總線比應(yīng)用區(qū)域供冷系統(tǒng)要更適合。

    期待行業(yè)進(jìn)步

    采訪已進(jìn)入尾聲，龍惟定教授告訴記者，目前國(guó)內(nèi)做了大量的地源熱泵項(xiàng)目，但是真正取得翔實(shí)的數(shù)據(jù)和節(jié)能成效的并不多。他認(rèn)為行業(yè)要發(fā)展，應(yīng)該解決幾個(gè)方面的問題：首先是完善相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范，但是標(biāo)準(zhǔn)還不夠精細(xì)，相關(guān)的計(jì)算方法、配套手冊(cè)等還不夠完備。其次，設(shè)計(jì)院所應(yīng)該更多地承擔(dān)起責(zé)任。設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的成敗其實(shí)是起著至關(guān)重要的作用，絕不能隨意地把設(shè)計(jì)交由供應(yīng)商去做，設(shè)計(jì)師要履行自己的職責(zé)。而且還應(yīng)該與地質(zhì)工作者協(xié)調(diào)和配合，相對(duì)而言，地礦部門對(duì)地質(zhì)的分析和計(jì)算更嚴(yán)謹(jǐn)也更精細(xì)。“地下”的勘查工作和“地上”的設(shè)計(jì)工作應(yīng)該協(xié)調(diào)配合，這樣才能真正把節(jié)能技術(shù)做好，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。最后，龍惟定提到，政府應(yīng)該起到一個(gè)引導(dǎo)作用，但是不宜過度干涉。行業(yè)的發(fā)展要遵從市場(chǎng)的規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)健康、良性前行。