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经济半小时:热泵技术 十年冷暖

文章来源:央视国际-经济半小时 | 发布日期:2009-02-04 | 作者:刘煜晨 樊建恩 张小明 | 点击次数:

北京市环境监测部门刚刚发布了今年1月份空气质量检测结果,当月北京空气质量达到和好于二级的“蓝天”为24天,创造了2000年以来同月份的最高值,北京的蓝天越来越多,但要是放眼全国甚至全球范围来看,节能减排仍然任务艰巨,有没有什么好办法,既节约能源,又减少污染物和二氧化碳排放?很多有远见的企业也瞅准时机,寻找既能赚钱又有益环保的新产业、新技术,今天就来看看我们记者的一个新发现。

普通地下水不仅可以供暖,还可防暑降温?

记者春节前在北京市一个小区里看到,当天的最低气温是零下8度,记者发现这个小区有点儿特别,与其他楼宇不同,这里的住宅楼外墙上看不到一台空调,那么,这里的居民冬天怎么采暖,夏天又是怎么防暑的?

北京市方庄紫芳园小区小区住户李先生:“它在小区下面有一个机房,应该是小区安排的,从地下热水来供暖的,是这样的。”

记者:“那现在你们屋子里边这个温度大约是多少?”

李先生:“现在在冬天温度很舒服,我们可以看一下,冬天的温度应该是在23度左右。”

记者:“供暖的暖风是从哪儿进来的?”

李先生:“暖风是在这里,上面有一个通风的地方,然后暖风就会从这里吹过来,屋子里边空气也比较流通吧,然后温度也非常均匀。”

记者:“夏天你这没有空调怎么办呢?怎么制冷降温呢?”

李先生:“夏天这个机房也是可以制冷的,就是冷气,也仍然是从那个机房提供上来的。”

在这个屋子里没有暖气片,每个房间和客厅里只有通风口,有点像中央空调的送风口,但李先生告诉记者,小区里并没有装中央空调,居民的冬季采暖和夏季防暑以及洗澡热水都由小区里的水源泵房来提供。

北京方庄紫芳园小区空调项目负责人胡卫伟:“我们这采用的是水源热泵系统,冬天能够取暖,夏天这同样一套系统,还能够制冷,能量是从地热取过来的。”

记者被带到了小区外一个地方,胡卫伟告诉记者,给小区供暖的热量就来自这口井里的地下水。

胡卫伟:“就在这里,就是我们打的一口井,在这呢,这是抽水井,现在我们小区总共打了6口抽水井,12口回水井。”

记者:“下面是什么?”

胡卫伟:“这下面是抽水泵,有个浅水泵放到井里头去了,然后抽水,抽取地下水上来,进入刚才咱去的那个机房。”

在传统供暖方式中,要让房间温度达到20度左右,通往房间的热水管道中的水温就必须在四五十度以上,那么,这里抽取的地下水的温度是多少呢?

记者:“你们用地下水来供暖,你们的地下水是不是温泉呢?”

胡卫伟:“不是,这个地下水就是普通的地下水,因为这个上来的水是14度左右,跟那个平常老百姓家里抽的水是一样的,一模一样的,不是温泉。”

仅十几度的地下水如何带来这神奇的变化?

北京的一个小区利用一种全新的方式来解决居民冬暖夏凉的居住要求,他们通过抽取地下水,提取热量,不仅能在冬天实现无污染供暖,还能在夏天防暑降温甚至全年提供洗澡热水,为什么仅仅十几度的地下水却会带来这么多神奇的变化?

从这口井里抽取的水的温度只有摄氏十三四度,它通过什么样的过程才能让住户家里的温度达到20度以上呢?记者被带到了小区的热泵机房。

北京方庄紫芳园小区空调项目负责人胡卫伟:“从外面抽取的水源水13摄氏度的,然后进入这个主机的蒸发器,从13度抽进来,然后经过我们蒸发器的吸热变成6摄氏度的水了,然后又回灌到地下去了,凉水回下去了,但是把热量提取出来了,等于有个7摄氏度的温差,就会有能量的。”[NextPage]

记者:“能量相当于储存在什么地方?”

胡卫伟:“储存在这个压缩机里头了,然后又变成45度的空调水,到用户(家)里头去了。”

据介绍,从冷水里提取能量给用户供暖最关键的是这一套水源热泵,那么,热泵是什么样的东西呢?研发单位负责人揭开了其中的奥秘。

同方股份公司人工环境有限公司总经理范新:“过去我们在冬天的时候,如果房间或者建筑物要采暖,这时候往往用燃烧的办法,比如说我们烧煤烧油烧气,有的地方还会用电,都是用燃烧的办法去获得热量,这是传统的方法,今天出现了另外一种方式,我们不去燃烧,看一看,在我们的建筑物以外什么地方,什么地方有能量,然后我们通过一种方式,一种手段,把那个地方的能量搬运回来,然后放到我们的房间里边,冬季就达到了采暖的目的,这种把能量搬运到房间里面的这种技术或者设备那就叫做热泵,水泵是搬运水的,热泵是搬运能量的。”

水泵可以把水从低处抽到高处,那么,热泵怎么把能量从低温提升到高温呢?

范新:“就是说第一,把能量收集起来,比如说在12度的水里面,把能量收集起来,然后通过它的热泵的压缩作用,然后再把这能量提升到45度或者50度,然后这个时候再送给房间里面去用。”

这种技术听上去很神奇,不过,作为研发者,范经理说,其中的原理其实很简单。

范新:“热泵是基于一个很古老的热理学的理论,那里面有一个循环,叫卡诺循环,发明的这个循环其实原本是为了制冷的,比如说我们的冰箱,比如说我们的各种冷冻,比如说冷柜,所以说那个循环是来制冷的,其实我们想一想,一个正循环是制冷,那它的逆循环一定就是制热,同方是率先发现了这样的一种技术,热泵技术,在整个社会上的一种需求,然后把这样的一个理论,把它做成一个具体的技术,然后再去把它产业化和市场化。”

范新说,同方自主研发的水源热泵诞生已有10年历史,但它最惊艳的亮相是在2008年的北京奥运会上。

北京奥运会不仅仅给世界带来了精彩绝伦的开幕式,还成功实现了绿色奥运、科技奥运、人文奥运的理念,而绿色奥运深深植根于每一个比赛场馆和配套设施中,清华同方的水源热泵技术就在奥运村里派上了用场。

北京奥运村热泵项目技术负责人宋建刚:“通过水源热泵机组给奥运村里面,夏季给室内送凉风。”

记者:“制冷效果怎么样当时?”

宋建刚:“当时就是里面,无论从运动员还是各国官员方面都给提出了好评,引用当时阿根廷代表团团长的一句话,说我们这里一切服务都很棒,空调很爽。”

那么,采用热泵技术后,运动员村在能源消耗和污染气体排放方面有什么效果呢?

宋建刚:“每年我们可以节省标煤折合可以达到3600吨,减少二氧化碳的排放可以达到128吨,粉尘可以达到减少大约10万吨。”

范新:“因为它没有燃烧过程,所以自然也就不会产生比如说高温的烟气,以及二氧化碳,二氧化硫和粉尘这样的东西。”

更值得注意的是,奥运村里的水源热泵提取的能量并不是来自地下水而是来自附近的污水。

宋建刚:“这套系统的取水口就是采自这条河道,也就是咱们清河污水厂排出来的污水。”

范新:“包括地下水、地表水、城市污水,还有各种工业余热,各种工业废水,余热尾水,都可以用水源热泵。”[NextPage]

看到热泵的神奇,也让我想起了另一种绿色能源――太阳能,太阳能现在应用的已经十分普遍,但是它一般只能在白天并且晴天才能发挥全部效率,还是给使用者带来了很多不便,而水源热泵顾名思义,一定也离不开水,那么如果在那些没有地下水或者其它水源的地方,这种热泵还能不能发挥作用呢?

在北京市回龙观有一家汽车经销商,2008年奥运会之前,因为响应北京市节能减排号召,他们把原来的空调和采暖锅炉更换成了热泵机组。

北京回龙观汽车城经销商郑庆振:“我们以前夏天制冷的时候,它有18组的空调制冷,然后冬天的制热是靠这种烧油的锅炉,这个是我们过去已经换下来的烧油的锅炉,这是烧油用的一些油桶,已经处理了一部分,原来有50多个油桶,这底下还有个地罐。”

郑经理说,他们花75万元购买了热泵机组,运行之后实现了污染物的零排放,不像以前的传统设备,造成的污染痕迹到处都是。

郑庆振:“这个像这种排烟的烟道,一年要换一次,这个烟囱都换第四次了,而且像这种锅炉,它里边有很多盘管,每年要开一次膛,那个烟清理不出去,那里面都焦的,那种积炭都积在里面了。”

郑经理说,这种既节能又环保的热泵设备夏天能制冷冬天能供暖,使用起来温度稳定,操作也很方便,不过,他们最关心的还是经济帐,那么,采用热泵系统和原来相比是否划算呢?

郑庆振:“它节约成本应该在60%以上,就是相比较和过去烧油相比。”

记者了解到,这个汽车销售店地下和附近并没有合适水源,那么,它的热泵提取的能量来自哪里呢?

郑庆振:“它这个热就是通过这个地下,利用了地源的热量来进行这种制热或者制冷的,通过这台设备进行转换进行制热制冷的。”

和水源热泵从水里提取能量不同,这种设备叫地源热泵或土壤源热泵,它是通过埋入地下的管道从土壤里提取热量,把温度提升之后进行利用。

范新:“地下的温度在过了一个深度以后,就进入到了恒温层,南北方都没有太大的差距,就是说土壤源热泵,只要是有这样的面积可以用,所以说它的使用范围比水源热泵要更加宽泛。”

这种新型的绿色能源技术能否在老居民区里推广?

和水源热泵相比,地源热泵应用的空间更大了不少,只要脚下有一块地,就可以埋设地下管道吸收热量来利用,可是,现在很多城市小区已经建成多年,楼间距比较窄,找不到多少空地来开挖埋管道,这种新型的绿色能源技术还能不能在老居民区里推广呢?我们跟着记者再到北京郊区的密云去看一看。

这是在北京市密云山区的一个渡假村里,当时的气温是零下2摄氏度,而在这个渡假村里,用来给房间供暖的依然是热泵技术,不过,这里的热量不是来自水源也不是来自土壤,而是来自空气。

北京市密云云蒙山庄空调项目负责人张镇宇:“我们采用空气源热泵的话,在制冷制热我们是一体的。”

清华同方空调技术中心负责人张乐平:“我们这款机组是设计在零下20度以上的环境里,都可以为用户提供空调热水,就外边在零下20度以内,就可以从空气中提取热量,为用户提供采暖用的热水。”

空气源热泵居然能从零下20度以上的空气中提取热量,来让房间温度达到20度以上,听上去比水源热泵和土壤源热泵更加神奇,不过,研发人员告诉记者,空气源热泵技术的产生甚至远远早于水源热泵和土壤源热泵。

清华同方股份公司人工环境有限公司总经理范新:“空气源热泵在我们国家大规模的市场化使用大概有15年左右的时间。”

范新告诉记者,空气源热泵与水源、土壤源热泵相比,技术原理完全一样,只不过它提取能量的来源是空气。

范新:“首先空气是一种物质,所以在这种物质里面存在着很多的能量,我们知道,空气夏天的温度很高,到了冬天的时候温度就很低,既然它的温度一年四季在变化,那其实我们就在说空气里边蕴藏的能量在变化,我们就可以开发另外一种热泵,就是说把空气当作源,然后去拿热泵机组吸收空气当中的能量,然后送到我们的建筑物里面去实现采暖或者其它的目的。”

那么,空气源热泵在实际应用中的效果到底怎么样呢?

张镇宇:“在运行费用的情况下,根据我们以前做了一个比较,跟锅炉还有水冷机来比较的话,我们这个费用基本上算是持平吧,但是这个减少了一个排放量的问题。”

记者在这里没有发现像水源、土壤源热泵那样的机房,只有一些热泵机组摆放在楼顶平台上。

张镇宇:“现在采用这个空调的话,像屋顶还有一些挺方便的,占用面积很节省的。”

此外,和人们熟知的太阳能相比,空气源热泵不受阴雨天和白天黑夜限制,24小时都可使用,那么,三种热泵之间,效率有何不同?

范新:“空气源热泵的效率比水、地源热泵低。”

这种热泵技术能不能取代传统的制冷采暖方式?

今天,我们看到水源热泵、地源热泵和空气源热泵带来的神奇变化,不难想象,如果我们的生活中能够大量采用这些新型能源方式,夏天就不用再担心飞转的电表,冬天也不用再担心采暖锅炉冒出的浓烟,实现了节能减排一举两得,那么,这种热泵技术到底能不能取代传统的制冷采暖方式?它会不会像风力发电、太阳能发电那样带给我们的能源供给带来革命性变化呢?

热泵技术让人大开眼界,那么,这种技术到底给我们的生活能带来什么样的变化?有关人员举了这样一个例子。[NextPage]

清华同方股份公司人工环境有限公司总经理范新:“如果更广泛地使用热泵技术,其实对节能和减排和环境保护影响是非常非常巨大的,我们大概估算了一下,如果我们有50亿平米去使用热泵系统,我们可能就会节约煤4000万吨,一年就可以节约煤4000万吨,也可以减少二氧化碳的排量8000万吨。”

据介绍,三种锉孟嗷ゲ钩洌负蹩梢愿哺侨械厍牵钦叻⑾至艘桓錾韵赞限蔚氖率担掌慈缺迷诠诘延?5年历史,水源热泵也有10年历史,除同方外,中国有多家企业也有了自己的热泵,中国的热泵技术在全球甚至居于领先地位,但是,对更多人来说,热泵技术还有些陌生,热泵产品覆盖率还非常有限,采用热泵技术供暖制冷的居民小区还非常零散,功能神奇的热泵似乎还有点养在深闺人未识的感觉,这,又是为什么呢?

清华同方股份有限公司总裁陆致成:“先是有一个技术可能很贵,贵的原因是需求可能还不够。”

陆致成说,热泵作为环保技术,研发时间长,资金投入大,其产品市场化的周期也更长,清华同方20年前就开始涉足热泵技术,从研发技术到出产品又有5年以上,相关资金投入几亿元,而产品要形成规模再到市场化又需要5到10年的工夫。

陆致成:“这个过程里面,其实也是蛮痛苦的一个过程,但是你作为一个科技成果产业化的一个企业,你必须有这样的一个过程。”

耐人寻味的是,清华同方从创立一开始就同时做IT产业和节能环保产业,但人们更熟知的是同方的IT技术和信息产品而不是环保产品,不过,在清华同方的帐本里,环保产品的贡献却并不亚于IT产品,以热泵技术、脱硫技术、余热利用和污水处理以及数字化城市为代表的节能环保产业在利润率上甚至高过了其IT产业。

陆致成:“到现在为止,我们能源环保的收入大概应该已经达到,占公司的30%以上,那么利润可能还要占的更多,可能要占到40%,到现在,随着国家大的国策,对节能环保越来越重视,所以我们在节能环保领域的技术优势就更突出出来了。”

重新回首20年在节能环保领域的默默坚守,陆致成说他最大的感受就一句话。

陆致成:“我觉得更需要的是眼光,IT产品相对来讲它的应用它来得更快,它发展也很快,但是环保这个产业,其实它的技术的发展没有IT这么快,但是它的时间周期会比较长,所以更需要一种耐心吧。”

半小时观察:绿色需要耐心

目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳为200多亿吨, 由于二氧化碳等引起的“温室效应”,使全球气候明显变暖。科学家预测,如果得不到有效控制,到下世纪中叶,地球变暖会使世界海平面上升25~100厘米,一些地势低洼的沿海城市将葬入海底。而北京、上海、伦敦、纽约等城市有可能全部被淹没掉。

我们面对着一个极其严峻的处境:一方面能源大量消耗,面临能源危机;另一方面污染物排放严重污染环境甚至威胁到人类的生存。怎么样才能走出这个怪圈?生存的要求迫使我们必须用新的眼光来看待环保产业市场,寻求绿色机遇。

但是在环保产业的艰难发展中,可能对企业最大的考验还是需要耐心。人们一提起清华同方,最熟知的是它的IT产业和成就,没想到,十几年来,他们一直在默默地做着这样的技术研发和市场培育。热泵技术对很多老百姓来说,还有些陌生,但它已经远远不是实验室的样品了。做这样的产品从事环保产业,不仅需要很大的投入,还得忍受寂寞的煎熬。因为对一项全新的技术,人们很难在短短几年内就完全接受和运用,一个全新的市场更不可能在一天之内建成。

比起互联网泡沫泛起时,那些曾经灵光乍现、玲琅满目的商业明星,我们在倡导节能减排、倡导绿色GDP的时候,需要更多耐得住寂寞的企业,只有长期潜心专研和经营,只有坚持和努力,他们才可能跳出传统产业的桎梏,用创新思维打开中国经济未来的绿色大门。

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