大规模推行水源热泵系统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。 关关 键键 词词 大规模 水源热泵系统 规划建设 Wide Spread Planning Build of Water-Source Heating Pump SystemWU Yun-fu，ZHOU Yue-qiu ，FENG Guo-qing, WANG Jian- Wei ( Shenyang Municipal Planning Design planning build;1 1 大规模推行热泵的条件已经成熟大规模推行热泵的条件已经成熟1.11.1 推行普及峰谷电价。1.1.11.1.1 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。 1.1.21.1.2 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。 1.1. 2 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。 1.31.3 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。 1.41.4 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。 1.51.5 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。 1.61.6 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。 1.71.7 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。 1.81.8京都议定书 （下称京书 ）生效1.8.11.8.1 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。 1.8.21.8.2 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。 1.8.31.8.3 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。 1.8.41.8.4 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 2 推广应用重点和注意事宜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