趙小平1徐永勝1樊 堅2
（1.山西省第三地質工程勘察院；2.山西能源產業集團科技發展有限公司）
摘要：中央液態冷熱源環境系統是壹項淺層地能（熱）開發與利用技術，在山西得到初步推廣應用。兩個試點項目，壹處利用汙水凈化廠中水，壹處利用淺層地下水源。與傳統的燃煤鍋爐供暖的采暖方式相比，在節能、環保、節水、節約土地等方面具有明顯的優勢。
中央液態冷熱源環境系統是壹項淺層地能（熱）開發與利用技術。該系統以水為載體，在封閉循環的情況下，將地表水（汙水、江河湖水）、淺層地下水中的可再生低位能量（10～15℃）帶出，與熱泵技術相結合，組成成套裝置，實現對建築物的供暖、制冷、供生活熱水。
山西能源產業集團公司與北京恒有源公司合作，從2003年9月開始在山西開發推廣該項目，到目前為止，利用地表水、地下水分別完成了山西科偉科技孵化器大樓和太原市老年公寓兩個試點項目。
1 山西科偉科技孵化器大樓利用中水項目
山西科偉科技孵化器大樓，建築面積13000m2，原來使用2臺880kW的燃氣式直燃機為該樓提供暖冷，冬季運行費用為8 元/m2·月左右。在太原市科技局的大力支持下，將該樓改造為用中央液態冷熱源環境系統為其提供冷暖，水源采用楊家堡汙水凈化廠城市汙水處理後的中水。
該項目於2004年4月動工，同年6月底完工，7月1日起正式供冷。目前已運行兩個夏季制冷期和冬季供熱期，運行效果良好。冬季室溫為20～22℃，夏季室溫為26℃ ± 2℃，完全達到設計要求。冬季運行費用為3.2元/m2·月，節約費用60%左右。
2 太原市老年公寓利用“單井抽灌”技術項目
太原市老年公寓位於長治路與長風大街交匯處西南角，為太原市老齡委籌建的老年人公寓性建築，建築面積為13000m2，建築主體於2003年底完成。
2004年2月，山西省能源產業公司開始為該建築實施該項技術的配套工程，利用“單井抽灌”技術，設計施工水源井2眼，設計井深70m，孔徑800mm，管徑500mm，要求單井湧水量大於60m3/h，配備2臺主機。
水源井施工由山西省第三地質工程勘察院承擔。井位位於老年公寓北側瑞弛商廈樓東7m處，1＃水源井位於北側，2＃水源井位於南側，兩眼井間距10m。
水源井地貌單元處在汾河沖積平原區，地下水類型屬松散巖類孔隙潛水，含水層以細砂、中粗砂為主，厚度在40m左右。地下水位埋深11.1m，補給來源主要為大氣降水和側向徑流補給。實際井深分別為91.0m和90.8m，水位降深16.0～19.4m，單井湧水量分別為82.18m3/h和81.42m3/h。水溫15.0～17.5℃。水質稍差，水化學類型為SO4·HCO3－Mg·Ca·Na型，pH值7.15～7.2，礦化度1954.2～2068.8mg/L，SO2－4 離子含量790.1～823.7mg/L，Cl－離子含量228.7～237.5mg/L。
按照壹般鍋爐用水水質評價標準，鍋垢總量3316.91～3386.41mg/L，屬水垢很多的水；硬垢系數0.34～0.36，為具有中等沈澱物的水；起泡系數（F）598.02～695.38，屬起泡的水；腐蝕系數1.91～2.52，為腐蝕性的水。作為壹般鍋爐用水，必須進行處理才能應用。
配套工程於2004年7月完工，具備使用條件。該工程於2004年11月1日至2005年3月30日實行冬季供暖運行，連續運行5個月時間。監測表明，運行中井水除水溫略有變化外，井水水位和水質均沒有發生明顯的變化。
3 項目推廣使用的意義
山西是能源大省，礦產資源尤其是煤炭資源相對豐富，是我國重要的能源重化工生產基地，水資源、土地資源相對貧乏。近年來，隨著社會經濟的迅速發展，人們物質文化生活水平有了很大提高，但環境汙染也是越來越嚴重。中央液態冷熱源環境系統技術的應用，與我省長期以來依靠燃煤鍋爐供暖的采暖方式相比，在節能、環保、節水、節約土地等方面具有明顯的優勢。社會、環境、經濟三種效益可兼而得之。
3.1 節能
經科學測定與實踐證明，若以每小時100m3循環的水在土壤、汙水或江河湖水中取約6℃的溫差，其每小時獲得的熱量為0.7MW，這相當於1噸煤/時的燃料鍋爐的供熱量，在太原市區冬季可供壹般建築壹萬平方米取暖。每獲得0.7MW的熱量，減去維持機器自身運轉所需的0.2MW左右的電能，其余0.5MW均來自於土壤、汙水中，屬可再生的低位能。其效能比COP值可達1∶4，這與電鍋爐COP值1∶1，煤鍋爐COP值1∶0.6相比，其節能效果是巨大的。
3.2 環保
按推廣100萬m2計算，可少燃煤8萬t，因此可減少排煙量30萬m3，減少顆粒物0.6萬t，減排SO2250 t，減排NOx800 t，減排CO212萬t。環保效果顯著。
3.3 節水
該系統密閉循環，本身不消耗水。既不需要冷卻塔，在夏季制冷過程中，又免除使用其它中央空調產生的水汽蒸發量，具有明顯的節水效果。
3.4 節約土地
該系統可以將機房集中或分散布置，可以設在建築物的邊角地下室，從而節約供熱設備建築和堆煤場占用的大量土地。
山西城市和人口大多集中分布在太原、大同、忻州、臨汾、運城、長治、晉城等七大盆地中。盆地中地下水資源相對豐富，水位埋藏壹般較淺，水溫比山區壹般高2～3℃，該系統運行對水質要求不高，當地水源基本都能滿足要求。城市中土地資源更是緊缺，節約土地效能更加顯著。同時，該系統在運行過程中，不會產生高溫高壓，不燃燒任何氣、固、液態的燃料，可大大減低起火、爆炸等安全隱患。
4 項目推廣中存在的問題
4.1 推廣力度不大
使用傳統的供冷暖系統由來已久，對新技術工藝心存疑慮，觀念上難以改變和接受，加上環保意識不強，山西煤炭資源相對豐富，阻礙了潔凈環保項目的推廣。
4.2 政府部門的支持和措施落後
（1）由於“單井抽灌”裝置是壹種以水為介質的土壤換熱裝置，而不是取水用水裝置，井水原井回灌，故單井回灌技術不應納入水資源費收取範圍，對打井只做備案審批即可。
（2）作為建設部門頒布的標準供冷暖系統，凡新建築在設計和審批過程中，作為推薦應用技術給予重點支持。
中央液態冷熱源環境系統采用清潔的可再生能源，較少的壹次性投入，經濟的運行成本，解決了人們日常生活中重要的冬季采暖、夏季制冷和常用生活熱水等問題。該環境系統的應用，在改善人居環境、提高生活質量的同時，極大地緩解了使用非清潔能源帶來的環境汙染。山西是個能源大省，也是個汙染嚴重的省份，推廣該項技術，既可以改變長期以來單壹靠燃煤鍋爐供暖的采暖方式，又可建立起若幹綠色環保節能型的供熱體系，為城市采暖多元化創出壹條新路來，為山西的碧水藍天工程造福。