自-225推进地源热泵在福建省开发利用的建议

推进地源热泵在福建省开发利用的建议
福建工程学院福建经福建筑设计工程有限公司高维庭摘要本文简述了地源热泵技术在我国得到迅速发展的几方面因素及建筑物的空调、供暖、供热水不需要高品位热源，并以实例说明地源热泵的极高能效比。

本文还简要阐述了北京、沈阳、重庆等地，地源热泵技术的开发利用在国家政策、地方政府相关优惠政策支持下取得显著成效。

结合福建省的地貌、气候、气温、水系、水文、降水量、地下水条件及福建省浅层地热能（地源热泵）开发利用的现状，对推进地源热泵技术在福建省开发利用的提出若干建议。

关键词地源热泵能效比优惠政策现状建议
0 引言
０．１术语
浅层地热能:蕴藏在地表以下一定深度（一般为200m)范围内的地质体中具有开发利用价值的热能。

浅层地热能是地热资源的一部份。

可再生能源：风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。

地源热泵:土壤源热泵、淡水源热泵、海水源热泵、污水源热泵等。

０.2 为什么地源热泵技术在我国得到迅速发展
为什么地源热泵技术在我国得到迅速发展?简略概括主要有以下几方面因素:
（1)建筑物的空调、供暖、供热水不需要高品位能源；
（２)地源热泵技术开发浅层地热能,既节能减排、又不污染环境，而且可持续；
（３）地源热泵极高的能效比;
(４)浅层地热能利用(地源热泵技术)在国内外日趋成熟,有许多成功的工程实践；
(5）国家政策支持:中央财政补贴可再生能源建筑应用;
(6)地方政府支持:地方政府相继出台支持发展地源热泵的相关优惠政策;
(７）先进的技术理论指导：地源热泵相关的规范、指南、国家标准图集和技术图书已出版发行。

０.3 如何对待地源热泵技术开发利用中浅层地热能的热平衡问题
与探索浩瀚的太空相比之，人类对地下的探索和认知甚少。

“浅层地热能的热平衡问题,在理论认识上不一致。

有人认为这是一个过程性的能源，自然补充是缓慢的;有人认为这个热能就是地下来的,取走以后,地热就补上了。

那么这两者的监测对象就不一样，前者监测的是这个地方对热的传递蕴藏的储存能力,后者要测的是大地热流的流动的力度。

而且，监测要有科学的方法、方便的手段，要经过长期坚持来进行监测。

[1]”《采暖通风与空气调节设计规范》要求室外计算参数的统计年份宜取近３0年,显然对浅层地热能的热平衡问题，要有30年以上连续的地温监测数据才能有明确的结论。

面对浅层地热能开发利用(地源热泵技术),要做的是严格遵守现行的有关规范，做好水文地质勘察、回灌、监测等工作，让当前这项先进技术得到健康的发展和利用。

1 建筑物的空调、供暖、供热水不需要高品位热源
如表1所示，4０~６５oＣ热水即可满足建筑物的冬季采暖、空调供暖、生活热水的需求，5~9o C 冷水可满足建筑物夏季供冷的需求,建筑物不需要９5o C这样高品位的热源。

地源热泵技术的开发利
用恰好满足了这种需要,冬季采暖,不必依靠燃烧化石燃料(煤、石油、燃气)的供暖锅炉提供高品位热水。

一般地源热泵冬季可提供45～５5o C低品位热水，一种环保高温型水源热泵机组出水温度可达6０～７０o C，可实现冬季制热、夏季制冷、提供生活热水的需求。

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高维庭,男，1９4６年1月生,大学，教授级高级工程师，手机，Ｅ－ｍaｉl：
3５０108 福州市上街大学新区学园路福建工程学院环境与设备工程系
2 地源热泵极高能效比
表２是《公共建筑节能设计标准》GＢ50189—２005第５.４．5条中的表5.4.５，电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水(热泵）机组,在额定制冷工况和规定条件下，性能系数（COP）低限值的规定。

其中1
中
(CＯP)
机组采用第4级,水冷
3级。

由表３可知，
.10。

<25o C,地源热泵机组
夏季工作时冷凝温
度降低，冬季蒸发温
度提高,因此地源热
泵机组的能效比要
比空气源热泵机组
高许多。

表4是根据
国家标准图集03SR
１1３中SGHP(A)型
水源热泵机组在名
义制冷／制热工况
下的运行参数（制冷
量、制冷功率、制热
量、制热功率）计算
得出的制冷/制热性能系数。

由表4可知,SGHＰ（A）型水源热泵机组制冷性能系数可高达7.3。

[8]
注:名义制冷工况：冷冻水进水/出水温度12o C／７o C;冷却水进水/出水温度1８ｏC/２9oＣ。

名义制热工况:冷冻水进水／出水温度15oＣ/７o C;冷却水进水/出水温度40ｏC/45.５ｏC。

先进的地源热泵技术，以其高效、节能、减排、可持续的显著优点，在国内外得到迅速的发展和利用。

3国家政策支持
中央财政支持可再生能源建筑应用,继财政部、建设部20０6年公布《可再生能源建筑应用项目评审办法》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》之后，200９年7月6日又公布了《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》、《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》，这两个方案对城市、农村地区可再生能源建筑应用给予有力的财政支持。

３.1可再生能源建筑应用城市示范实施方案(财建［2009]30５号)
示范城市要求已对本地区太阳能、浅层地能等可再生资源进行评估，具备较好的可再生能源的应用条件；在今后2年内新增可再生能源建筑应用面积应具备一定的规模,其中:地级市应用面积不低于200万平方米,或应用比例不低于3０%；直辖市、副省级城市应用面积不低于３0０万平方米;并将优先支持已出台促进可再生能源建筑应用政策法规的城市。

对纳入示范的城市，中央财政将予以专项补助。

资金补助基准为每个示范城市５０0０万元,具体根据2年内应用面积、推广技术类型、能源替代效果、能力建设情况等因素综合核定,切块到省。

推广应用面积大,技术类型先进适用,能源替代效果好,能力建设突出，资金运用实现创新，将相应调增补助额度，每个示范城市资金补助最高不超过８000万元;相反,将相应调减补助额度。

３.2 加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案（财建[200９]３06号)以县为单位，加快推进农村地区可再生能源建筑应用的示范推广，节约与替代大量常规化石能源;加快改善农村民房、农村中小学、农村卫生院等公共建筑供暖设施，保障与改善民生;带动清洁能源等相关产业发展,促进扩大内需与调整结构。

示范县今后２年内新增可再生能源建筑应用面积应具备一定规模,新增应用面积原则上不低于３０万平方米。

2009年农村可再生能源建筑应用补助标准为:地源热泵技术应用６0元/平方米,一体化太阳能热利用15元/平方米，以分户为单位的太阳能浴室、太阳能房等按新增投入的60%予以补助。

以后年度补助标准将根据农村可再生能源建筑应用成本等因素予以适当调整。

每个示范县补助资金总额将根据上述补助标准、可再生能源推广应用面积等审核确定。

每个示范县补助资金总额最高不超过18０0万元。

3.3国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知 (国土资发（20０8)249号）（2008.1２.３)
浅层地热能是一种可再生的新型环保能源，也是一种特殊矿产资源,利用前景广阔。

开发利用浅层地热能对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善我国现有能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现具有非常重要的意义。

(１）调查评价，查清浅层地热能资源各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门在201０年年底前,组织完成本行政区域内的浅层地热能调查评价工作。

调查评价的范围为城市的城区和远景规划建设区。

调查评价内容主要是查明浅层地热能分布特点、赋存条件和地层热物性参数等，估算
可利用资源量。

(2）编制规划，保障浅层地热能持续利用各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门要组织有关单位,在调查评价的基础上，结合当地经济发展、城市建设、矿产资源规划和土地利用规划,根据当地行政区域可再生能源开发利用中长期目标,于2011年6月底前,编制完成各城市(镇)浅层地热能开发利用专项规划。

专项规划应根据地质环境条件，划定适宜开发区、较适宜开发区和不适宜开发区；依据水文地质条件,圈定适宜不同开发方式(地下水、地埋管)的地段,估算不同适宜区浅层地热能可利用量,估算可能的供暖服务面积，提出合理的开发利用规模，为浅层地热能资源的可持续利用提供科学依据。

(3)加强监测，掌握开发利用动态各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门应加强浅层地热能开发利用的地质环境监测工作,对开发利用浅层地热能的城市(镇)建立浅层地热能监测网。

对不同深度的地温、采温层的岩土质量、地下水水位和水质、地面标高等项目实施长期监测,及时掌握地温变化动态、水土质量和地面变形情况，一旦发现地温长期持续单向变化,或水土污染、地面沉降，应立即采取有效措施加以解决,防止产生地质环境问题。

同时，为了对浅层地热能开发利用方法、技术等方面加强示范引导，各省（区、市)应选择有代表性的1～２个城市建立监测实验区。

实验区可对单个项目或项目密集区的地温场、地下水位、水质、地面标高等地质环境因素进行长期监测,同时记录运行工况和能耗，计算换热能效比，检验项目节能效果，总结开发利用经验。

４地方政府支持
我国对热泵技术的研究起步於２0世纪80年代，1997年中国科技部与美国能源部正式签署《中美能源效率及可再生能源合作议定书》，至2007年底，我国以地源热泵相关的设备制造、工程设计与施工、系统集成与调试管理维护的企业已达２80余家,工程数量达50０0多个，总面积达８000万ｍ2。

项目比较集中的地区有北京、河北、河南、山东、辽宁和天津,8０％的项目集中在我国华北和东北南部地区，地源热泵目前在我国还处于起步阶段[9]。

如北京市、重庆市、沈阳市政府出台的支持地源热泵技术发展利用的相关优惠政策,和所取得显著成效。

北京市
▲《关于发展热泵系统的指导意见》（实施２006．７.1)。

供冷制热系统选用热泵系统的给予一次性补助：地(表）下水源热泵的建筑35元/m2,地源热泵和再生水源热泵５0元/m2。

▲《北京市节能减排综合性工作方案》(发布200７．7)。

适度发展地热能、风能。

到２01０年，热泵供暖制冷面积达到3０00万m2，利用量提高到５５.2万吨标准煤。

建立科学的地热利用评价体系,鼓励民用和公共建筑项目开发利用地热能；加大全市地热能的资源勘查与评估,鼓励发展热泵技术，支持政府机构及医院、学校等政府投资的公共建筑项目和工业厂房，优先使用地热能；在有条件的地区优先使用热泵，逐步开发1至２个具备条件的热田。

▲北京平原浅层地温能勘探国际领先
地质勘探人员历时三年调查了北京平原区６４00平方公里范围内１5米至150米深处浅层地温能资源的特征和分布规律，并进行了地源热泵适宜区划。

根据地质、水文、经济技术条件对浅层地温能资源开发利用适宜方式,划分了地下水式地源热泵和地埋管式地源热泵建设区，并进一步划分出适宜区、较适宜区、较不适宜和禁建区。

其中,地下水式地源热泵适宜区和较适宜区面积共计1345km2;地埋管式地源热泵适宜区和较适宜区面积合计３496km２。

《北京平原区浅层地温能资源地质勘查报告》通过专家评审,成果总体达到国际领先水平。

沈阳市
▲《沈阳市地源热泵系统建设应用管理办法》(施行2０0７.8.1)。

对采用地源热泵系统的项目,系统用电按优惠价收取,并免收水资源费。

采用地源热泵系统供热的区域,享受市政府给予应用燃煤供热区域的全部优惠政策。

▲《关于全面推进地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》（施行2006.10.1１)。

在三环以内的４５5km２的核心区范围内,对符合应用水源热泵技术的４０９ｋｍ２范围内的建筑物,原则上都要
采用水源热泵技术规划建设。

在“四大城市发展空间”355１ｋm2范围内,全市统一规划、有计划、有步骤地推进地源热泵系统建设和应用。

到2007年底，计划全市实现地源热泵技术应用面积１8００万ｍ２。

从2０0８年起，每年建设和应用地源热泵技术不少于１600万m２，其中新建1000万m2，改造6０0万ｍ2。

到２010年底，计划全市实现地源热泵技术应用面积6500万ｍ，占全市当期供热面积的３2.5%。

▲依靠地源热泵沈阳市采暖期节省12０万吨煤
经过3年艰苦努力，沈阳已取得发明专利两项，目前全市地源热泵技术应用面积已达3450万m2，每个采暖期可节约实物煤120万吨,可减排二氧化硫４１.4万吨、烟尘34．5万吨。

沈阳作为国家住房和城乡建设部确定的“可再生能源推广应用工作试点城市”之一,先后有5个国家和国内４6个城市的有关领导和专家来沈考察、交流经验。

“沈阳模式”的地源热泵技术应用推广工作为全国节能减排工作提供了宝贵经验。

重庆市
▲《重庆市可再生能源建筑应用示范工程专项补助资金管理暂行办法》(施行200７．1０.3１）补助标准:利用可再生能源热泵机组的空调，按机组额定制冷量每千瓦补贴8０0元；高温热泵机组，按机组额定制热量每千瓦补贴9０0元。

可再生能源建筑应用相关设备,在主要设备开始安装后，拨付专项补助资金的30%。

示范工程能效测评和专项验收后，拨付剩余７０％专项补助资金。

对未达到相关标准和要求的项目，追回已拨付的补助资金。

▲《重庆市可再生能源建筑应用示范工程管理办法》(公布2007.5.24)
适用对象:本办法所指的可再生能源建筑应用技术主要包括利用长江、嘉陵江、市内其它次级河流、湖泊、水库、污水等水源热泵技术供热制冷及提供生活热水;利用地源热泵技术供热制冷及提供生活热水；太阳能建筑一体化技术等。

▲水源热泵走进重庆家庭
重庆市大规模推广淡水源热泵技术，部分市民家庭引入长江、嘉陵江水源调节室温。

水空调与普通家用空调相比，夏季节能2０％~30％，冬季节能４0%~50%,市民用它将更加省钱。

新增建筑如果使用淡水源热泵空调系统进行集中供冷供热,节能巨大。

仅以南岸区为例，新增建筑391万m2,则需用冷量78.2万千瓦，采用水空调年节电5.4亿千瓦时，相当于每年节省２2万吨标准煤。

同时，在现有空调市场容量基础上,将提供近8亿元的新增市场容量，推动淡水源热泵产品制造、研发及工程应用产业和相关产业的形成与发展。

不会影响长江水质。

据测算,淡水源热泵技术如取长江水量的1％,可至少为重庆市８9７6万m2住宅建筑和1577万m2公共建筑提供采暖和降温；加上嘉陵江，可利用的水资源会更多。

“只使用长江水的１％，不会对长江水量造成影响。

”据环境影响评价,使用后长江水温夏季仅上升0．10℃，冬季为0．０8℃,这个温升不会对长江水环境造成热污染。

4推进地源热泵在福建省开发利用的建议
4.1福建地貌、气候、气温、水系、水文、降水量、地下水[10]
地貌福建境内山岭耸峙,丘陵起伏，河谷和盆地错落。

山地和丘陵约占全省总面积的82.39%，台地、平原和水面仅占1７.61%，有“八山一水一分田”之称。

岸线长达305１千米，仅次于山东省，居全国第二位，直线距离535千米，曲折率达1∶５.7，居全国首位。

福建省位于北纬２3°3３′～2８°19′，东经１15°50′~120°4３′之间,其纬度属亚热带纬度范围，所以全省气候属亚热带气候。

气候福建省临海靠陆,气候具有从海洋性向大陆性过渡的特点。

福建省最热月为７月，最冷月为１月,这是具有大陆性气候特征的表现。

但福建省４月平均气温普遍低于１0月平均气温，且按照康拉德的大陆度公式计算，大陆度普遍小于5０，这些反映了海洋性气候的特点。

福建省所处纬度较低，所以尽管云量较多,但仍可得到较丰富的太阳辐射能。

本省年太阳总辐射值的分布为,自闽东南沿海平原的5000兆焦/m２左右，向闽北、闽东北山区减少到4０00~430０兆焦/ｍ2 。

福建省年太阳直接辐射值在2０00~2600兆焦/m2左右。

年太阳散射辐射值在2000～2400兆焦/ m２左右。

气温本省年平均气温的分布与冬温、秋温的分布形势一样,从闽东南向闽西北降低。

闽东南沿海地区年平均气温为１9.5℃~21．3℃左右。

闽西北地区年平均气温在16．8℃~18.0℃左右。

两大山带年平均气温低。

鹫峰山区海拔高于800米的地区年平均气温在16℃以下。

七仙山和九仙山等山峰上的年平均气温在12℃左右。

水系福建省河流众多,流域面积在500ｋm２以上的河流有闽江、九龙江、汀江、晋江、交溪、鳌江、霍童溪、木兰溪、诏安东溪、漳江、萩芦溪、龙江等１２条。

其中闽江、九龙江、汀江和晋江四大水系最为主要，流域面积合计约９万km2,占全省总面积的74.5％。

此外，还有许多由闽中大山带向东独流入海的短小河流。

降水量福建省地表径流属于“几乎以雨水为惟一供给来源,夏季径流居优势”的类型。

地表径流中雨水补给占90%以上，与四川盆地、黄淮海平原并称为全国三大雨水补给比重大的地区。

降水量分布情况决定了径流分布。

福建省多年平均降水量在1１00～2000ｍm之间，从西北向东南逐渐递减，与闽西、闽中两大山带的走向基本平行并与地形高低相对应。

全省大体有四个高值区：一为闽西北高值区，位于武夷山、光泽一带，受武夷山脉影响,年平均雨量２000～26００毫米，等值线与江西形成闭合区,是福建省锋面雨高值区；二为闽东北高值区，位于柘荣、寿宁、周宁一带，受太姥山、洞宫山、鹫峰山脉影响,年平均雨量2０0０～２2００毫米，分成福鼎金钗溪、寿宁南山、周宁下堂、宁德虎浿四个小中心，是福建省台风雨高值区；三为闽中高值区,位于德化、永春、仙游一带，受戴云山脉影响,年平均雨量2０0０~2200毫米,也是福建省台风雨高值区;四为闽西高值区，位于连城、华安一带,受博平岭—戴云山脉影响，年平均雨量1800~22０0毫米，是福建省锋面雨高值区。

水文福建属中、南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛,多年平均降雨量在１1０0~2０00mm间，西部山区多于东部沿海,北部多于南部。

全省多年平均降水量16７0ｍm,大部分转化为河川径流。

全省多年平均年径流深变化多在５00~140０ｍm之间。

平均年径流深为962mm(仅次于台、粤，居全国第三位),平均年径流量11６8亿m3。

闽江流域平均年径流量57４亿m3,占全省年径流量的4９.１%。

闽东诸河系是全省单位面积产水量最大的地区,达11３．6万ｍ3 /km２(全国最大的省份是台湾,达18４．６万m3 /km2)，而闽南沿海低丘、台地、平原地区还不到9０万m3 /km２,是省内重点易旱片。

径流量分布在地区上有一定规律性,一般随着流域高程增大而增大，高值区分布在各流域的上源地带,
注:长江年径流量9513亿m、珠江333８亿m、黄河６61亿m、松花江7６2亿m、辽河148亿m3。

地下水根据降雨渗入补给量的方法计算，全省地下水资源总计在100亿吨/年左右。

地下水资源分布很不平均。

可开发利用的主要含水岩组为石炭系中统—二叠系下统碳酸岩类裂隙岩溶含水岩组，主要分布于闽西和闽西南地区,水量丰富、水质好,可作为农业、饮用和工业用水水源。

另外，分布于沿海岛屿和半岛的迎风海洋沉积的第四系风积、海积沙、砂砾含水层以及沿海各大江河的河谷
两岸冲积—海积砂层孔隙潜水，水量较大、水质较好，地下水埋藏浅、开采方便,也可作供水水源。

广大地区的碎屑岩类、变质岩类和岩浆岩类裂隙水含水岩组，含水极不均匀，应用价值不大。

根据“中国统计年鉴2０08”，福建省地表水资源量1０71．7亿m3，全国排序列第８位;地下水资源量31２.0亿ｍ３,全国排序列第８位;水资源总量1072.9亿m3,全国排序列第8位；人均水资源量3005.7m3，全国排序列第６位；我省属于水资源丰富区域。

4.2福建省浅层地热能（地源热泵)开发利用的现状
到2008年,建设部公布的前后四批可再生能源建筑应用示范项目,其中福建省地源热泵应用项目有3项:福州大学图书馆，3.35万m2，地下水源热泵;福鼎金九龙大酒店,7.8１万m２,地下水源热泵；泉州千亿山庄，3．０0万m２,土壤源热泵。

福建省地源热泵应用项目,不仅项目的数量少，而且工程的规模与其他省份相比不大。

探究其原因,客观上除了福建地区民用建筑冬季基本不供暖外,主观上还有各职能部门对地源热泵开发利用的紧迫感不足,没有出台更有效的措施和政策。

4．3 推进地源热泵在福建省开发利用的建议
一、因地制宜，实事求是开发利用我省浅层地热能
(1）优先选择地表水源热泵、地下水源热泵系统
在福建省地质条件适宜区优先选择地表水源热泵、地下水源热泵系统;在不适宜利用地下水的区域优先选择地埋管热泵系统。

在福建省开发条件适宜地区,鼓励新建或改造的办公楼、工业厂房、医院、宾馆、学校、大型商场、商务楼等公共建筑以及居民住宅楼和农村集中建设的住宅采用浅层地热能,鼓励燃煤、燃油锅炉改用热泵系统。

政府投资的学校、医院、园林、行政事业办公楼等公益性项目，供暖制冷系统优先利用浅层地热能,所需投资可从国家财政固定资产投资和省优惠政策中安排解决。

福建省地源热泵系统的夏季释热量大于冬季吸热量,可再以采用土壤源蓄冷提高供冷量和冷却塔辅助散热来弥补夏季地埋管换热器长度不足的情况,按“土壤蓄冷热泵系统”运行。

对于无条件利用水源和岩土体热能的地区，可采用水源热泵与风冷热泵机组联合使用。

水源热泵机组在夏季利用冷却塔散热，冬季进一步将风冷热泵的低温热水升温，按“空气源热泵耦合式系统”运行。

(2）出台项目优惠政策
在福建省地质条件适宜、环保要求高的地区，建议相关部门给予占系统投资一定比例的补贴，尽量减轻使用者的初投资负担;相关部门从增值税、企业所得税等方面支持投资方优先利用浅层地热能为建筑物供暖制冷，即所谓的“绿色税收”；从地质勘测到土地使用应引导相关部门全线“绿灯”，简化相关报批手续，全力支持。

地埋管热泵系统的限制主要是岩土体导热系数,埋地换热器占地面积大,受到工程场地及室外地质条件的限制。

在条件允许的情况下，对采用热泵系统的单位可适当放宽土地使用政策,如放宽土地使用年限和增加绿地面积等;系统运行过程中的电价、水费的优惠。

目前国家有关部门强调用水的审批制收费,有些地方的水源抽取和排放两次收费,增加了地下水源热泵系统的运行费。

建议福建省有关部门调整地下水地源热泵系统水源使用的政策，重新确定地下换热系统中循环利用地下水的管理和收费。

对地源热泵系统运行电价给予优惠,如浅层地热能供暖可采用民用电价,或免增容费等，增大峰谷电价差,鼓励在系统中应用蓄能技术削峰填谷，科学用电;简化换热井的审批手续。

对于换热井的审批应与供水井审批手续相区别，不再由水主管部门审批。

由国土资源管理部门加强开采方案的审查,水主管部门重点应加强运行期的管理及监测。

二、确定采用浅层地热能的范围
(1)调查评价，查清浅层地热能资源。

(国土资源部要求20１0年底前完成)
（2）编制专项规划，保障浅层地热能持续利用。

(国土资源部要求2011年6月底前完成)
（3）加强监测，掌握开发利用动态。

三、规范开发行为、加强宣传引导、加大技术培训和科技攻关力度
（1)规范开发行为。

引导市场科学利用浅层地热能，逐步实现有序发展。

加强浅层地热能勘查、。