大规模推行水源热泵系统.doc

大规模推行水源热泵系统任晓燕 武云甫 王建伟（沈阳市规划设计研究院 沈阳）内容摘要 大规模推行水源热泵系统是重要的，以沈阳为例指出一些存在问题，提出一些具有可操作性的建议。关 键 词 大规模 水源热泵系统 规划建设 Wide Spread Planning Build of Water-Source Heating Pump System WU Yun-fu，ZHOU Yue-qiu ，FENG Guo-qing, WANG Jian- Wei ( Shenyang Municipal Planning Design & Research Institute, Shenyang 110015)Abstract: It is important to study on wide spread planning build of water-source heating pump system. In the planning build case of Shenyang, points out a few problems in this field and some executiry advices were put forwardKey Words: wide spread ；water-source heating pump system; planning build;1 大规模推行热泵的条件已经成熟1.1 推行普及峰谷电价。1.1.1大规模推行热泵需要实行合理的峰谷电价1。我国20002004年总装机和总发电量均持续跃居世界第2位，其中2004年总装机量为44.7GW，新增5.1GW，增幅居世界之首。据国家发改委规划，到2020年装机容量达90100GW。其中世界驰名的在建“西电东送”工程3.3Gw、三峡工程（1.82GW，为世界最大水电站）、七大跨省区电网联网工程（合计6.2GW,可充分利用各地“时差”低谷电资源）等，均已投产，计划2009年全面投产；规划建设的虎跳峡、锦屏峡水电站和，装机达2.6GW、1.5GW，规划2020年前投产；我国低谷电资源也水涨船高，日益丰富。1.1.2 为立竿见影地缓解自2003年出现全国整体性高峰缺电的严重态势（2004年华东、华北、东北、华中、华南大电网分别最高达1.24 GW、1.4 GW、1.47 GW、0.89 GW、2.14 GW），各地城市纷纷推行峰谷电价制度，目前峰谷电价比约2.085.83:1，比较合理。根据建筑物冬季供暖的工作日负荷曲线图，其最大峰值曲线区间几乎总在晚22.00至次日早7.00，这一区间又恰是城市供电低谷段，利用热泵则适逢其时，得其所哉！完全符合荀子：“顺其类者谓之福”的真理，大幅提高低谷电资源的有效利用，效益显著。1. 2 长达50余年的和电力管理部门垄断高价（用户必须购买其输配电）、电贴（即电力增容费，单位征收标准据用户等级，为150550元/KVA），如沈阳热泵原列为动力电，为550元/KVA一次性在用电前缴纳）和运行单位费用仅低于娱乐电（不论用电多少，据用电量和用户等级按月缴纳基本电费）是严重阻碍大规模推行热泵的重要原因之一，并且与电话初装费和电话月租费一样不合理。2004年4月国家电监会、国家发改委决定用户可直接向发电企业购电（仅向电力管理部门缴纳过网费，电价约减少10%）、停收电贴、将热泵用电列入费用最低的生活电等，对大规模推行热泵不蒂福音，如春风化雨。1.3大规模推行节能建筑（下称节筑）2。国标民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）颁布实施后，由于种种原因，节筑相当滞后。但目前出现了根本转变，国家决定大规模推行节筑.，如沈阳确定今后每年必保新建节筑面积300万m2。其中节筑商品住宅的热泵单位投资约72元/m2，为常规供暖系统（下称常暖）106元/m2的68%。据分户热表计量室内采暖系统设计暂行技术规定（沈阳地区）：新建节筑商品住宅，耗热量指标（qH）不超21.2w/m2。热泵耗电按沈阳谷段、平段单价0.125元/ kwh、0.45元/ kwh计的采暖期每m2电费分别为2.65元、9.54元；加上管理费5元、夏季空调4.7元、风机盘管3元,分别为15.35元/m2、22.24元/m2。与沈阳采暖补贴平均标准20.45元/m2比较，分别低、高5.1元/m2、1.79元/m2，由于沈阳规定环境、社会效益双高的热泵不缴纳燃煤锅炉房2元/m2的“城市供暖保障金”，故分别比燃煤锅炉房平均节费7.1元/m2、0.21元/m2;与高级建筑采暖费26元/m2比较则更加可观, 分别比燃煤锅炉房平均节费12.65元/m2、6.34元/m2，并增加了夏季空调服务。1.4 大规模推行分户供暖（下称分暖）。分暖与常暖的区别主要是实现了单户循环和分户控制。沈阳于1999年在全国率先实施分暖以来，2005年实现分暖超8000万m2。以往长期的“大流量、低温差”落后运行方式，选择大功率水泵，在某种程度上使各用户的散热器平均温度趋于接近，达到消除热力工况失调的目的，但购置资金和运行耗电的浪费相当严重的现象，为分暖循环水泵的合理选择根本改变。目前沈阳普遍达到人均1室，存在冬季使用较少的辅助房间（厨房、卫生间、走廊、门厅、储藏室等）和北卧室、客厅、书房等，双职工型的主要房间在上班和探亲等外出时间则基本无人，节能省费潜力很大。分暖分别采用了可调节户内总供热量的水平单管串联系统、各组散热器均可调节的水平单管跨越式系统或水平双管并联系统，户内均能自主调节。沈阳分暖杜绝了擅自加装散热器（尤其是在单位耗热量最大的阳台）现象，按表计费则杜绝了偷水盗热现象。分暖密切结合实际（除实际热指标外，还应注意住宅和公建的同时供暖系数，如双休日和节假日，公建除个别房间外，一般仅按5值班采暖），用户可自主调节供热量又使实际耗热量大减，实际上通过千家万户的自主调节根本改变了“大流量、低温差”落后运行方式，仅平均节能即达约1/3，则平均流量相应减少和流速降低。由于运行阻力和水泵轴功率分别与流速和流量呈平方和立方关系，效益巨大。1.5 大规模推行集中水池3。由于大量分散小水池对于市政供水网是百孔千疮的泄压点，严重影响其压头稳定性；溢流损失大（如沈阳仅1781个200m3以下的分散小水池总溢流损失即达2200万m3/a）；各为独立系统，无连通互补性，安全可靠性差，尤其对于分秒必争的消防，存在因为蓄水量不足延误时机而丧失灭火最佳时机的隐患；与集中水池比较，总蓄水量相同时反而占地更多、用人多、耗能多、费工多、费料多、又不便管理；并几乎难以避免程度不等的水质二次加压供水污染等原因；沈阳决定大规模推行集中水池。其经济作用半径和容量按地区分别合理确定。沈阳集中水池的冬季、夏季平均水温分别为11.5、14.6，与冬季采暖期日平均温度-5.7、夏季空气调节日平均温度27.2，分别高于、低于17,2、12.6,则利用集中水池的热泵COP（Coefficiend of Perfovmance）分别高达4.1、3.0，完全符合充分利用未利用能（Unused Energy）和综合用能与合理用能的可持续发展(Sustainable Development)原则。1.6 大规模推行污水回用4。世界缺水、中国贫水、沈阳水匮乏,严重水污染更使上述态势加剧, 贫水使生态恶化,水污染又造成“水质性缺水”,更使贫水状况加剧,形成恶性循环。大规模实施污水回用规划则可迎刃而解。如沈阳城区则地下水长年严重超采,面临枯竭, 甚至到了“亡羊补牢”的地步。人均占有水量约289m3,为我国1/8、世界1/24,是我国十大缺水严重大城市之一。沈阳加速污水回用规划的战略方针是：经济合理，保质保量；主要措施是：合理建设污水处理厂及其专用回用水管网,重点建设单位和小区中水道系统；目标是：力争在2008年成为我国第一个实现城市全部污水无害化排放示范特大城市，规划到2010年、2020年分别达11.4亿m3、19.2亿m3污水回用。考虑到其单位成本1.3元/m3，低于目前生活用自来水的1.9元/m3，更远低于工业、公建、三产、特业等用自来水，因此首先在137个用水量达1万m3/d以上的工业户和建筑面积2万m2的568个小区与226个大型公建重点建中水系统。污水回用水温比集中水池更高，其所含热量经热泵利用低谷电蓄存循环用于供热与制冷, 效益更佳。1.7 煤价大幅增长。我国为公认的世界制造和加工产业重要中心,经济至少还将持续高速增长30年，燃煤、钢铁、水泥、房屋、机械、服装、彩电、冰箱等产量持续居世界冠军，煤耗量持续居世界冠军，带动了世界经济增长和煤价全球飙升。其中煤的国内市场价在近半年内涨幅高达41.5%，并在国家修改“煤炭法”，严厉取缔和整顿非法、违法私有小煤窑、矿井（全国约3万家），对矿难事故严肃处理（如辽宁省主管副省长等免职、直接负责人员追究刑事责任、矿难受害者赔偿金额猛增等），煤价将伴随我国经济持续高速增长（至少30年）而相应增长，因此热泵的节能效益日益显著。1.8京都议定书（下称京书）生效1.8.1 2005年1月，由联合国气候变化专门委员会（IPCC）负责人担任科学顾问，美、英、澳合作完成的报告应对气候挑战警告：目前大气中仅CO2浓度已达379ppm，10年内将达到危险临界点的400ppm，导致全球平均气温飞速升高（为1750年工业革命至今254年间累积升高的1.5倍），将造成世界食物、水资源等短缺性巨大灾难。1.8.2 2005年2月，京书生效，成为国际法律，除1个大国外的所有大国在内的110个国家已正式缔约执行，规定人口仅占世界22%、但温室气体（下称温气，按其温室效应顺序为CO2、CH4 、N2O、HFCS 、PFCS 、SF6）排放量高达世界66%的35个发达国家（下称发国），其量化减排指标为：前3种 、后3种分别以1990年、1995年排放量为基准，20082012年的第一约定期间平均减排5.2%，其中欧盟、美、日分别减排8%、7%、6%，否则必须进行经济补偿，发展中国家（下称展国）可不减排。1.8.3 发国在本土实施减排投入为展国46倍，难度很大。如日本1990年仅CO2排放量即达12.37亿t 到2008年应减为11.63亿t，但2004年实际达13.51亿t，反而增加了11%。考虑到有效减排温气，京书规定可实施在境外减排国际合作的清洁发展机制（Clean Development Mechanism，下称CDM），即发国提供资金和技术等作为经济补偿（近3年合计500亿美元）在展国实施减排。1.8.4 中国是最大的展国和煤炭耗费国与温气排放量亚军国，其中19902000年仅CO2排放即增加8.23亿t（占世界同期增加量27%），预计到2020年将比2000年排放量增加1.32倍，与美国并驾齐驱。2005年2月，中国启动绿色GDP，在试点十省市（京、津、渝、冀、辽、浙、皖、粤、蜀、琼）的直辖市和省会均将环保指标作为干部考核的重要内容和力争CDM项目建设。热泵温气排放量为零，是公认的CDM效益显著项目，比较优势明显。2 推广应用重点和注意事宜2.1 应由规划部门统一协调热泵与电网和大规模推行节能建筑、分户供暖、集中水池、中水利用等规划建设（含更新改造），同步成片进行，取得规模经济效益和优惠政策。取得规模经济效益和优惠政策。如沈阳新建、改建的热泵电力线与配套用电设施和确保可靠性的双回路电源进户等均由电业局投资，推广应用重点是：新建节能型商品住宅、联体别墅和独立式别墅等中、高级住宅区，已到更新年限的常暖区，小于或等于0.7MW和明令淘汰的燃煤锅炉供暖区，禁止采用燃煤锅炉供暖区，如辉山风景区、高级建筑区等，节能小区等。2.2 峰谷电价比、热费补贴（宜改暗补为明补，并且节能住宅单位面积补贴应继续与非节能住宅相同）调整等敏感性操作，决不能随意进行，每次操作前都必须召开各有关部门和专家参与的听证会，并且经过充分论证后，由政府审批通过，原则上应有利于热泵大规模推广。2.3 沈阳采用地下水须经市节水办审批（在市政水网到达地区禁止打井），并一次性缴纳水资源保护费（150元/m3，并按日平均开采计划配额一次性加收200元/m3）和增容费（如比照地热水为0.40元/ m3）。但热泵用深井水几无消耗、污染，仅轮换使用深井水中热/冷量，并且冬季取热存冷，夏季取冷存热，不仅节能，而且间接换能，有利于环境保护和可持续发展。故应修改上述规定，健全该法规取代目前由领导特批允许打井和免费的方式，否则严重影响热泵大规模推广。2.4 加大技术管理力度。完善地下水监（检）测网络系统，实行统一规划、建设、利用，合理分工负责，充分发挥综合效益。并尽快将分属于水利、城建、环保、地质等部门的地下水所有监（检）测井孔纳入统一网络系统，全面克服资料封闭与监（检）测项目、周期、精度不一致现象，实现资料通用化和共有共用共利。建立健全水资源管理模型，按系统化、最优化、决策化进行研究，应用电脑快速整理和融汇所有资料，提供高智能评估，尽快编制最优开发利用热泵深井定点和全局合理布局规划，作为指导热泵大规模推广的科学依据，替代目前大量重复繁琐和难免影响全局合理布局的逐个热泵深井定点方式。并对所有热泵深井定点和使用均登记建档，建立数据库，纳入统一管理，有利于热泵深井定点和全局合理布局规划及时调整。2.5 热泵不能作为自负盈亏的行业实行全面市场化。如沈阳个人承包的小型常规供热系统，弊病丛生：资本与管理脱节，以租代管、以卖代管普遍，混乱无序；供热运行无规则，沿后开栓、提前停炉，甚至对交费率低的用户楼严寒期也不供热或停热造成结冰堵管、裂管乃至胀裂散热器（更有甚者强行