太原市熱泵技術的推廣前景

常艷麗

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西太原 030009)

現階段而言，太原市的主要供熱方式為熱電聯產和大型熱源廠集中供熱，以及部分區域鍋爐房供熱，以上供熱方式提供熱源主要以燃煤鍋爐為主。煤是不可再生能源，太原市每年煤的消耗量占工業能源消耗的80%以上，冬季采暖用煤每年消耗在幾百萬噸，如2011年采暖季消耗用煤400萬t，2012年能源結構調整冬季采暖消耗用煤250萬t，較2011年減少近四成。為進一步減少全市煤等不可再生能源的消耗，提高可再生能源利用，在我市供熱系統中推廣熱泵技術有極其重大的意義。

熱泵技術是綜合利用能源的一種很有價值的措施?！盁岜谩?heat pump)這一術語是借鑒“水泵”一詞得來的［1］。熱泵是從自然界的空氣(空氣源熱泵)，水(水源熱泵)或者土壤(地源熱泵)等低溫熱源(低位熱能)中獲取熱量，加以利用，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。熱泵系統實現了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞，它以花費一部分高質能(電能)為代價，從自然環境中獲取能量，并連同所花費的高質能一起向用戶供熱。熱泵技術的推廣需結合當地的水文地質條件及相關環境的配合，現就太原市的氣候條件、地質條件和社會環境等方面分析熱泵技術的推廣前景。

1 太原市氣候條件

太原市位于黃河流域，三面環山，海拔地勢較高，全年早晚溫差較大，夏季負荷較小，冬季負荷較大。冬季供暖期共5個月為每年的11月份到來年3月份，供暖期的初末期和嚴寒期室外氣溫相差也很大，在供暖初期和供暖末期室外氣溫較高，所需的供熱溫度低，嚴寒期時室外氣溫嚴寒，所需供暖溫度很高。如我市北城地區每年11月初和3月末的一次網供熱溫度只需70℃～75℃，而到了嚴寒期需要的一次網溫度為115℃以上。嚴寒期日均氣溫很低全天供暖溫度相對穩定，而供暖初期和末期室外氣溫較高，日氣溫早晚溫差很大。如2011年11月日最高氣溫15℃，日最低氣溫－5℃，日最大溫差為14℃，日平均溫差為8.8℃;2012年3月日最高氣溫20℃，日最低氣溫－5℃，日最大溫差為19℃，日平均溫差為11.2℃;2012年11月日最高氣溫17℃，日最低氣溫－7℃，日最大溫差為16℃，日平均溫差為11.7℃;2013年3月日最高氣溫25℃，日最低氣溫－8℃，日最大溫差為21℃，日平均溫差為15.5℃。

根據太原市集中供熱系統歷年來的供暖經驗，以太原市熱力公司第二供暖分公司供熱的北城區范圍為例，此區域為熱電聯產供熱方式，在供暖的初末期由于一天中氣溫溫差大，電廠無法及時根據室外氣溫對熱源溫度進行調整，造成此時期內日氣溫較高時，用戶對供暖室溫過高的投訴比例較高，即造成能源浪費，而氣溫較低時供熱溫度又無法滿足要求，用戶對室溫達不到要求的投訴增高。

利用熱泵技術可將自然界中的可再生熱能對建筑供暖，還同時具有蓄熱功能。在供暖系統中引用熱泵技術，在供暖初末期氣溫較高時利用熱泵將余熱蓄存，當氣溫降低時，熱泵可將蓄存的熱量釋放，以此可將供暖初末期氣溫較高時的供熱量來補充氣溫較低時供熱量的不足，或將供暖初末期多余的熱量補充嚴寒期的供熱量，以提高整個供暖期供暖系統的供熱效果，同時也提高了能源的利用效率。

2 太原市水文地質條件

熱泵技術的應用對當地水文地質條件有一定的要求，如水源熱泵對于地下水源的選擇，需水量充足，水文適當，水質良好，供水穩定，還需考慮后續的地下水源回灌問題對地質條件的要求等。熱泵技術主要利用的是淺層地熱能源，熱泵利用蘊藏在地表以下一定深度(一般小于200 m)范圍內的巖土體，地下水或地表水中的潛在熱能，冬季將其引至地上為建筑物供熱，而夏季將熱能從建筑物內排至地下為建筑物供冷。近年來隨著人們對能源節約意識的日益加深，太原市各界為降低煤、石油等不可再生能源的消耗，大力推廣可再生能源的開發利用。據了解，為推廣熱泵技術，太原市有關部門對主要城市區域內淺層地質進行了勘察，結果顯示，太原市范圍內地下水源(水源熱泵)的適宜區面積約78 km2，鋪設地埋管(地源熱泵)的適宜區面積約531 km2。這些淺層地熱能冬季可供暖面積約4 000多萬平方米，夏季可制冷面積約7 000多萬平方米，相當于燃燒908萬t的標準煤所提供的熱能［2］。由此可見，熱泵技術是對地表淺層潛在的可再生的熱能進行循環利用，是一種可再生能源技術，在降低煤等不可再生資源消耗的同時，也降低了這些能源燃燒過程釋放的有害物質對環境的污染，實現了供熱系統的綠色化。因此，熱泵技術的推廣無論是在能源的節約方面還是降低環境污染方面都有重要的意義。

3 社會環境因素

隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們對于城市環境和生活品質的要求越來越高。太原市的主要能源消耗是煤炭，煤炭是不可再生能源，用一點少一點，同時煤炭在燃燒過程中還會產生很多二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳及煙塵等有害物質，會對市區環境造成嚴重的污染。在太原市的供熱歷史中，由于區域鍋爐房的遍布，城市空氣遭到嚴重的污染一度成為全國污染最嚴重的城市，近年來集中供熱系統的投入，大量減少了區域鍋爐房的數量，降低了煤炭的消耗和浪費，大幅度提升了城市空氣品質，但每年冬季尤其是進入供暖期后，太原市的空氣中煙塵含量還是很高，對人們的出行和生活都造成嚴重影響。若將熱泵技術引入供熱系統中，可進一步節約煤炭等不可再生能源的消耗，改善城市空氣品質，同時還可以改善供熱系統的供熱效果。熱泵技術的推廣除了在供暖系統中應用，在其他領域也有很好的應用，如人們對生活熱水的要求逐年增加，空氣源熱水器近年來很受人們歡迎，在家庭、學校、醫院、賓館等地方都可使用。它通過吸收空氣中的熱量來供應熱水，利用的是可再生能源，但其用電量僅為電熱水器的1/4～1/5，節能達60%～75%［3］。由此可見，熱泵技術的應用會大量減少煤、石油、天然氣等能源的消耗，同時也減少了這些燃料燃燒后產生的有害物質的排放，進一步提高了人們的生活品質。由此，綜合各方面條件分析，熱泵技術作為一種新能源技術，對城市的能源節約、空氣品質提高和環境保護方面都將起到極大的推動作用。太原市作為我國能源消耗大、城區污染嚴重的主要城市，推廣熱泵技術有很積極的意義。近年來，熱泵技術在國內外都得到了大力發展，許多發達國家的熱泵技術已經日益成熟，我國作為最大的發展中國家，越來越注重綠色能源的發展，對于熱泵技術的發展應用各地政府已相繼出臺了一系列的相關政策予以鼓勵，我國一些大城市熱泵技術的發展已取得很好的成效。現如今，太原市正努力爭創全國文明城市，相信熱泵技術的推廣將會為這一過程增添助力。

［1］張 旭.熱泵技術［M］.北京:化學工業出版社，2007.

［2］太原市將逐步推廣發展地源熱泵技術［J/OL］.制冷快報，2012:12.

［3］吳 昊，付百林.空氣源熱泵應用原理及發展趨勢［Z］.武漢:China Academic Journal Electronic Publishing House，2007:6.