楊衛(wèi)波：地源熱泵的探尋者——專訪揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院副教授楊衛(wèi)波

文/余 明

人物簡(jiǎn)介：

楊衛(wèi)波，揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院建筑環(huán)境與設(shè)備工程系副主任，工學(xué)博士，博士后，副教授，中國(guó)制冷學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，江蘇省工程熱能物理學(xué)會(huì)理事。長(zhǎng)期致力于地源熱泵利用方面的理論研究與工程應(yīng)用，研究方向涉及地?zé)崮芾门c太陽能熱利用中的傳熱傳質(zhì)問題及熱泵節(jié)能技術(shù)，在地源熱泵研究上享有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。

PEOPLE

采訪楊衛(wèi)波老師的那天是在一個(gè)下午。我們來到揚(yáng)州大學(xué)已經(jīng)是夕陽西下。

初見楊衛(wèi)波，筆者對(duì)他的第一映像是溫文儒雅。傍晚時(shí)的辦公室略顯得有些安靜，夾雜著下課時(shí)的嘈雜聲混合出校園獨(dú)有的氣氛。在這樣的氛圍中，我們聽他聊起了地源熱泵

一尋 中外地源熱泵的差異

國(guó)家“十二五”規(guī)劃期間，地?zé)崮軕?yīng)用作為重點(diǎn)的能源結(jié)構(gòu)在進(jìn)行推廣。由于地源熱泵具有高效節(jié)能以及可再生性等特點(diǎn)，得到國(guó)家的大力推廣和廣泛應(yīng)用。2009年，揚(yáng)州市場(chǎng)上地源熱泵的使用逐漸增多，地源熱泵市場(chǎng)得到較快發(fā)展。2010年，揚(yáng)州被評(píng)為全國(guó)第2批可再生能源應(yīng)用示范城市，得到國(guó)家8 000萬元的節(jié)能補(bǔ)貼，更是為地源熱泵的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，因此地源熱泵市場(chǎng)前景廣闊。然而，近些年揚(yáng)州市場(chǎng)上地源熱泵的大力推廣和廣泛應(yīng)用不得不讓楊衛(wèi)波對(duì)這種井噴式的發(fā)展有些擔(dān)憂。“在推廣和規(guī)范問題上，地源熱泵還有待于進(jìn)一步解決和提高。”楊衛(wèi)波解釋道，“地源熱泵從節(jié)能性角度來看，產(chǎn)品本是好的，但是具體如何去運(yùn)用，從設(shè)計(jì)、施工、安裝到硬性管理等每個(gè)環(huán)節(jié)都要做好，如果用得好就節(jié)能，用得不好就不節(jié)能。”

2012年2—8月，為期半年的美國(guó)Oklahoma State University（俄克拉何馬州立大學(xué)）訪問令楊衛(wèi)波對(duì)美國(guó)地源熱泵的應(yīng)用留下了深刻的印象。“美國(guó)和中國(guó)在地源熱泵的應(yīng)用領(lǐng)域有很大的區(qū)別。”據(jù)楊衛(wèi)波介紹，美國(guó)地源熱泵在運(yùn)用上遠(yuǎn)比中國(guó)做得好。相比而言，美國(guó)土地運(yùn)用較廣，而中國(guó)國(guó)內(nèi)土地使用有限，挖井很深，這對(duì)成本造價(jià)都帶來了很大的壓力，并可能產(chǎn)生許多問題。諸如成本一高，加上熱回收效果不好，地源熱泵產(chǎn)品的節(jié)能性無法得到保證。美國(guó)地源熱泵多用于別墅及商用與公用建筑，在埋管規(guī)模上控制得比較好，尤其對(duì)于地下土壤熱平衡的控制做得較完善；國(guó)內(nèi)則大面積用于居民建筑，埋管規(guī)模較大，且土壤熱平衡調(diào)控措施不到位，容易造成長(zhǎng)期運(yùn)行后的地下“冷熱堆積”。雖然地源熱泵在技術(shù)上要求并不太高，但同樣也需要專業(yè)的設(shè)計(jì)安裝人員來進(jìn)行操作。楊衛(wèi)波曾參加美國(guó)國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)（IGSHPA）舉辦的地源熱泵設(shè)計(jì)師培訓(xùn)會(huì)，并對(duì)美國(guó)的考核制度很是贊同，“在美國(guó)，地源熱泵設(shè)計(jì)師必須持證上崗，經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)師培訓(xùn)后，取得資格證才能去安裝地源熱泵埋管，這些在外國(guó)做得非常到位，并非像國(guó)內(nèi)的偷工減料以及埋管回填不好等問題的出現(xiàn)，而這些問題都會(huì)對(duì)地源熱泵的節(jié)能產(chǎn)生很大的影響。”

二尋 地源熱泵推廣在農(nóng)村

隨著我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)步伐的越來越快，農(nóng)村能源問題一直受到國(guó)家的廣泛關(guān)注，并且長(zhǎng)期困擾著我國(guó)農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。雖然“節(jié)能補(bǔ)貼”、“家電下鄉(xiāng)”等一系列惠民政策在農(nóng)村推廣卓有成效，但是農(nóng)村在節(jié)能領(lǐng)域市場(chǎng)潛力依然巨大。在美國(guó)，地源熱泵在家庭別墅上得到廣泛的應(yīng)用。結(jié)合中國(guó)現(xiàn)狀，鑒于美國(guó)地源熱泵的應(yīng)用領(lǐng)域，楊衛(wèi)波認(rèn)為，如果能將美國(guó)地源熱泵的應(yīng)用思路轉(zhuǎn)移到中國(guó)農(nóng)村市場(chǎng)，這對(duì)節(jié)能更加具有意義。據(jù)了解，目前，地源熱泵在推廣和使用上仍集中于城市，然而中國(guó)農(nóng)村地廣，且大部分人口集中在農(nóng)村，城市只是中國(guó)十幾億人口的一小部分。“如果地源熱泵能在農(nóng)村得到推廣，節(jié)能潛力是無限量的。”楊衛(wèi)波解釋道。而今，一方面，價(jià)格因素一直是制約地源熱泵在農(nóng)村推廣的主要原因。“地源熱泵產(chǎn)品價(jià)格有點(diǎn)貴，如果國(guó)家能在政策上加以扶持，給予補(bǔ)貼，例如政府出資一半或三分之一去裝機(jī)組，地源熱泵也可以在農(nóng)村推廣開來。”另一方面，農(nóng)民對(duì)新技術(shù)的接受能力不足也對(duì)地源熱泵的推廣帶來阻力。楊衛(wèi)波認(rèn)為，“中國(guó)農(nóng)民和美國(guó)農(nóng)民在思想觀念上有很大的區(qū)別。美國(guó)是發(fā)達(dá)國(guó)家，農(nóng)民對(duì)一些新產(chǎn)品、新技術(shù)的接受能力很強(qiáng)。而中國(guó)農(nóng)民則不同。因此，這需要國(guó)家在觀念上加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村的推廣，并且以新農(nóng)村建設(shè)作為試點(diǎn)，然后逐漸擴(kuò)展。如果這兩方面能得到解決，地源熱泵就可以在農(nóng)村使用。”

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，能源問題也一直困擾著農(nóng)業(yè)的發(fā)展。“地源熱泵如果能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，同樣也是一股不可忽視的力量。”楊衛(wèi)波向本刊介紹道。而今，反季節(jié)農(nóng)業(yè)溫室大棚成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分。提高蔬菜大棚內(nèi)溫度一般以電加熱為主，能源消耗大且利用率低。而利用地源熱泵產(chǎn)品可滿足農(nóng)業(yè)全天候，反季節(jié)的規(guī)模化生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)既能創(chuàng)造出舒適的生態(tài)環(huán)境，又高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低。“在農(nóng)村，只要有冷熱的地方都可以去解決。不管是冷和熱也好，我們都可以去控制環(huán)境。國(guó)外農(nóng)業(yè)這塊做得比較多，中國(guó)剛剛起步，需要推廣。”

三尋 地源熱泵研究新方向

地源熱泵是一種環(huán)保節(jié)能型空調(diào)技術(shù)，但是單一熱源熱泵本身存在著各自的缺點(diǎn)。太陽能因太陽輻射照度隨季節(jié)與晝夜的變化而不穩(wěn)定。而太陽能與地?zé)崮艿慕M合具有很好的互補(bǔ)性。因此，太陽能的儲(chǔ)藏以及太陽能和地源熱泵組合便成為楊衛(wèi)波今后的研究方向之一。“對(duì)于今后的前期研究就是把太陽能和地源結(jié)合起來。太陽能熱泵供熱不供冷，太陽能只做熱源，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供熱，太陽能和地?zé)崮鼙憧梢越惶媸褂茫柲芏嘤嗔丝梢詢?chǔ)存在地下。但是太陽能地源熱泵適合在北方使用，不適合南方。”

另外，結(jié)合揚(yáng)州產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的光伏能也同樣引起了楊衛(wèi)波的研究興趣。他認(rèn)為，“現(xiàn)在揚(yáng)州有很多太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，光伏發(fā)電最大的問題便是光電板溫度越高，光伏發(fā)電效率越低。如何在光電板發(fā)電的同時(shí)有效降低其表面溫度，提高發(fā)電效率，顯得尤為關(guān)鍵。熱降溫度需要冷卻，熱冷卻用熱泵蒸發(fā)器吸熱，將熱取掉用于供暖或生活熱水，從而實(shí)現(xiàn)在提高光伏發(fā)電效率的同時(shí)也有效利用了熱量，光伏能就有了很大的發(fā)展?jié)撡|(zhì)。另外在建筑節(jié)能方面，尤其是相變墻體、相變地板等方面也是我今后想研究的方向，但是這些都需要一段過程。”

后 記：

地源熱泵研究是揚(yáng)州大學(xué)的一大特色。筆者在采訪中了解到，揚(yáng)州大學(xué)和許多企業(yè)廠家一直保持緊密的聯(lián)系，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力并擁有學(xué)校自己的地源熱泵實(shí)驗(yàn)室。采訪結(jié)束后，楊老師帶我們參觀了揚(yáng)州大學(xué)地源熱泵實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模之大，設(shè)備之全不禁令筆者贊嘆不已。正是這種“內(nèi)外兼修”的辦學(xué)條件，才使得揚(yáng)州大學(xué)在地源熱泵的研究道路上繼續(xù)開拓下去。