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察行業之勢,馭創變之鋒——訪天津市格瑞思機電新技術有限公司劉定國總經理

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  來源:《地源熱泵》雜志     發布日期:2019-12-10
核心提示:一個地區的原生態地熱能資源,是一個經過漫長的氣候、地質變遷,從天空到地表、從地表到地下孕育而成的穩定和諧的能量場,它是一個有機的整體,是一個相互關聯、循環再生的系統,對它的開發利用必須秉承科學的態度,嚴格按照客觀規律科學開發、有序建設。

察行業之勢,馭創變之鋒

——專訪天津市格瑞思機電新技術有限公司劉定國總經理


圖為劉定國總經理在地源熱泵高層論壇期間舉辦的地源熱泵產品博覽會上向參觀人員介紹專利技術


中國是世界上開發利用地熱能資源最早的國家之一,對溫泉等地熱資源的利用可追溯到先秦時期。21世紀以來,在政策引導和市場需求推動下,地熱能資源開發利用得到較快發展,當前,我國地熱能產業體系已基本成形,但仍然存在著發展不均衡、不協調等問題,行業仍需持續進化迭代。


近日,《地源熱泵》雜志社記者采訪了天津市格瑞思機電新技術有限公司劉定國總經理,探討地源熱泵的未來該何去何從。劉定國表示,隨著時代的發展,傳統的地源熱泵開發模式的弊端開始逐漸顯露,企業需要不斷革故鼎新,用新的技術、新的理念來保持活力,持續為行業輸送優質的解決方案。


政策熱市場冷


近年來,我國加強能源體系建設,優化能源消費結構、提高清潔能源比重成為發展要義,地熱能受到了國家層面政策的扶持,國家和部分地方政府系列的政策出臺為行業發展指明了方向。


《地熱能開發利用“十三五”規劃》明確提出,“十三五”時期各地區根據地熱資源特點和當地用能需要,因地制宜開展淺層地熱能、水熱型地熱能的開發利用,開展干熱巖開發利用試驗。然而,市場表現卻逐年下落,與政策導向呈背道而馳的狀態。對此,劉定國一針見血地指出,市場遇冷主要是因為目前地源熱泵開發建設的模式存在問題。


劉定國認為,地源熱泵開發建設的單體工程模式是目前制約行業發展的重要桎梏。在單體工程模式下,地源熱泵系統中的關鍵技術即冷/熱源一側的淺層地熱能換熱系統——地源工程,由單個用戶根據其自身所在地點的環境條件、資源條件、水文地質條件、施工條件和建筑物本身的冷/熱負荷要求,采用某一種形式的地源熱泵系統,自己單獨組織力量進行工程施工,自成體系,獨立運行。


在劉定國看來,這種開發模式存在諸多缺陷,從技術維度來說,包含三個層面:首先,單體工程開發模式受資源及施工條件的制約,城區建筑物密集區域無法滿足打井埋管面積需求,而地表水地源熱泵系統則要求建筑物臨近江、河、湖、海等;其次,單體工程往往采用某一種形式的地熱能資源,而單一地熱能資源的自平衡能力有限,人為調控也很困難,很難做到能量平衡;再次,單體工程采用的單一形式地熱能資源往往具有局限性河不穩定性,不能完全保證冷/熱源的品質,從而不能保證系統節能效果及持續、穩定的運行。


此外,地源熱泵系統是一門多種學科交叉,多種專業結合的綜合性技術,尤其地源工程是一個與水文地質、地形地貌、淺層地熱能資源、地質勘察、鉆井工程等相關的復雜的系統工程。地源熱泵系統優劣、成敗的關鍵在地源工程,可以說地源工程影響整個地源熱泵行業的發展。單體工程受資源條件、水文地理、施工條件、施工權限等限制,很難滿足這種要求。與此同時,施工的不規范及良莠不齊的工程質量,進一步剝離了用戶對地源熱泵系統的信任,經歷了2010年前后的高速發展之后,在政府頻繁出臺多項扶持、優惠政策的背景下,市場表現反而謹慎、悲觀,逐漸萎縮,行業發展進入停滯期。


國內外探索之路


劉定國認為,一個地區的原生態地熱能資源,是一個經過漫長的氣候、地質變遷,從天空到地表、從地表到地下孕育而成的穩定和諧的能量場,它是一個有機的整體,是一個相互關聯、循環再生的系統,對它的開發利用必須秉承科學的態度,嚴格按照客觀規律科學開發、有序建設。


因此,面對單體工程開發模式對地源熱泵發展造成的困局,建立一個科學的、高效的、穩定的、先進而實用的、可持續發展的地源熱泵系統,是擺在人們面前十分緊迫的任務。這也是國內外專家學者、行業有識之士孜孜以求的探索之路。據劉定國介紹,目前已有至少三種較為典型的國內外解決方案,其共同的探索路徑是摒棄單體工程模式,建立一個具有公共冷熱源的地源熱泵系統。


方案一是同濟大學龍惟定教授團隊的能源總線方案,它是建立一個總線結構的淺層地熱能換熱系統,在區域內統一采集地源水,直接向區域內用戶的水源熱泵機組提供冷熱源,用戶不再進行地源工程施工。



方案二是一個歐盟發明專利,它是將污水處理廠收集的污水通過公共管網輸入到用戶的水源熱泵機組,作為區域內水源熱泵機組的公共冷熱源。


方案三也是一個歐盟發明專利,它是將城市自來水管網中的一部分自來水輸入到用戶的水源熱泵機組,作為區域內水源熱泵機組的公共冷熱源。


劉定國表示,這些方案的設計思路都是要摒棄單體工程模式,建立一個具有公共冷熱源的地源熱泵系統,國內外專家團隊的探索為后來者開闊了思維,一定程度上為更具實操性、合理性的解決方案的提出奠定了基礎。


格瑞思的破局之道


在廣泛借鑒國內外技術團隊經驗的基礎上,劉定國和他的團隊提出了基于城市再生水(中水)回用技術和地源熱泵技術整合集成的解決方案。該方案是在城市建立一個獨立的非飲用水管網,或在城市已有的再生水管網的基礎上,將地源熱泵技術整合上去,集成為一個新的管網——地源水·再生水官網。


劉定國表示,該系統在區域內建設若干淺層地熱能換熱系統,采集地源水,將獲取的地源水與再生水廠生產的再生水整合一起,通過公共管網向區域內的用戶集中供水。在技術路線上,按照先能源后水源的梯級利用原則,先向區域內用戶的水源熱泵機組提供作為冷/熱源的源側水,制冷制熱和生產熱水,然后,將通過熱力循環提取能量后的出水,再用作傳統的非飲用水,從而實現一水兩用,一網兩用,實現了資源的科學整合和集成,實現了資源的梯級利用、循環利用以及高效利用。


談到為何將地源熱泵與再生水進行整合集成,劉定國認為主要是出于三方面的考慮:其一,再生水本來就是地源熱泵的冷熱源,它的主要技術參數——水質和溫度與從其它形式淺層地熱能換熱系統采集的地源水完全一致,在技術上沒有整合障礙;其二,我國是水資源極度匱乏的國家,再生水是解決水資源短缺的有力途徑,能為城市提供一個數量巨大、成本較低、輸配方便的第二水源,而再生水的開發利用遭遇了再生水管網缺乏的瓶頸;其三,再生水中蘊含著能量,它是淺層地熱能的一種形式,是地源熱泵系統的優質冷熱源,現在的再生水回用只限于水資源的使用,用于非飲用水領域,將水中的能量白白扔掉了。


因此,地源熱泵系統與再生水系統的整合集成在實現資源整合、降低成本及產業整合上具有天然的一致性。管網中的傳輸介質——源側水·再生水,既是區域內非飲用水的水源,又是區域內地源熱泵的冷/熱源,既是水資源,又是一種能源,該方案將兩種資源科學地整合集成,實現了資源的梯級利用與科學利用;在管道鋪設方面,兩網合一、一網兩用也大大降低了工程的投資成本及運行成本和管理成本。劉定國表示,該方案提出的地源熱泵·再生水產業是一個完全綠色的產業,可以為建設節水城市、低碳城市、生態城市提供有力的技術支撐和產業支撐,可創造巨大的節能、節水、環保、生態、經濟、社會效益。


劉定國認為,地源熱泵·再生水技術方案可以根據城市地理條件,淺層地熱能資源情況,城市的發展規劃,對管網的建設進行統一規劃,科學規劃,最大限度地、最充分地開發利用一個地區的淺層地熱能資源,并且還可以整合、集成區域內其它可再生能源、未利用能源、傳統能源的余/廢熱。這種開發的廣度與深度同現有技術相比具有顯著的有點和巨大的效益,具體表現在以下幾個方面:


第一,本方案整合、集成了區域內多種形式的淺層地熱能資源,建立了一個公共的能量場,可以為區域內任何一個用戶的水源熱泵機組提供冷/熱源,并且安裝使用十分便捷,無需復雜施工,可大大減少初期投資和后期管理費用;


第二,該方案集成了區域內多種形式的地熱能資源,可以在一個廣大的區域內,對各種地熱能資源進行統一調控與優勢互補、優化調配,從而實現能量的基本平衡和提供高品質的冷/熱源;


第三,該方案建立的區域公共供水管網,是城市的基礎設施,在工程建設上,可以集中集中多方面的資金,嚴格工程管理,做到認真勘察,科學規劃,精心設計,規范施工,有序開發,工程質量容易得到保障,并且可以讓地源系統的日常運行、維修可以得到專業化的管理,從而保證地源熱泵系統穩定,長久,高效地運行;


第四,該方案打破了地源熱泵和中水回用兩個領域、兩個系統的界限,實現了跨技術領域,跨行業領域,跨工程領域的科學結合,將兩網合二為一,實現一水兩用,一網兩用。


值得一提的是,《區域地源熱泵系統源側水·中水公共供水管系網系統》目前已相繼獲得中國、美國、日本、歐盟發明專利授權,攻克了單體工程開發模式對地源熱泵發展的桎梏難題,成為劉定國及其技術團隊貢獻給行業的專業力量,贏得了業界的普遍認可。


察行業之勢,馭創變之鋒。基于系統的認知思維與創新求變的企業基因,相信劉定國與格瑞思將在時代的浪潮中領航而行,以持續奔跑的姿態、海納百川的胸懷和專注蓬勃的力量,再創新的奇跡,為行業貢獻更多的思考與智慧。(文/敬姣姣)


責編:dhl

 
 
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