浅谈浅层地热能开发应用经营模式——地源热泵系统集成

发布网友 发布时间：2022-04-23 12:53

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热心网友 时间：2023-05-20 05:27

刘谏

（北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司）

浅层地热能是指地球表层岩土体、地下水中所蕴藏的热能，来自由太阳照射和地球深部核衰变。

浅层地热能开发应用，即是通过一系列综合技术及传热介质将浅层地热能提取并利用的一系列工作。具体讲就是：利用地热能交换系统（以地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统等）通过水源热泵机组（传热介质为水或添加防冻剂的水溶液）及建筑物内热交换系统将建筑物内所需要的能量与岩土体、地下水进行热交换，达到冬季供暖、夏季制冷并可全年提供生活热水的目的，也称地源热泵系统工程。按其地热能交换系统形式的不同可分为地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统、地表水地源热泵系统三种形式。

水源热泵机组的称谓依水泵而来，水泵是把低处的水提升到高处，水源热泵是把低品位的能量提升为高品位的能量。

地源热泵系统集成（一站式服务）包括：项目立项前期的可行性分析；选用地下水地源热泵系统还是地埋管地源热泵系统或地表水地源热泵的方式；水资源论证报告；水文地质条件分析；选用地下水地源热泵系统时的《井钻凿施工许可证》的审批；进行地热能交换系统及地上机房系统和建筑物内末端系统的设计；整个空调系统的施工；竣工验收；运行培训；售后服务。

浅层地热能开发应用经营模式多种多样，目前主要有：

（1）分散经营模式：项目建设单位同时与多个专业公司签订合同，如水源热泵机组供应商、地下水施工专业公司、设备安装公司、设计公司等。

（2）BOT模式：由投资商以BOT形式出资建成整个系统并负责系统的运行和维护，项目建设单位只需支付运行费、按合同约定年限后整个系统产权交付建设单位。

（3）系统集成模式：项目建设单位只需与一个系统集成商签订合同即可，由系统集成商完成全部系统的前期论证、设计、施工、售后服务等交钥匙工作。

浅层地能开发应用的核心技术首先是地下换热系统，地下水地源热泵系统项目要求抽上来的水必须完全回灌，地埋管地源热泵系统的项目要求尽可能大量的提取地下能量并维持冬、夏季的冷热平衡以保证运行的连续平稳性和对环境不造成影响；其次，要求整个系统搭配必须合理、平衡。

浅层地热能的开发应用，是集水文地质专业与暖通、给排水专业技术为一体的跨学科的一门综合应用科学。

地源热泵系统集成商是各企业为适应快速发展的地源热泵系统市场而采取的强强联合、优势互补的一种合作方式，是基于各企业核心能力资源的一种外部优化整合（组合）。企业将投资和管理的注意力集中到企业本身核心能力上，而一些非核心能力或自己短时间内尚不具备核心能力则依靠外部的合作伙伴提供。奉行的宗旨是：以精诚合作与您共生，以挖掘资源与您共赢。地源热泵系统集成商本身形成了一个“商业生态系统”，与自然界的生态系统不同的是，自然生态系统是由自然界的不同物种和物质构成的，而地源热泵系统集成商是具有钻凿井、抽灌井设计、暖通设计、水源热泵机组生产企业、循环泵、潜水泵、阀门、配电柜、控制柜、楼宇自控以及专业安装施工和售后服务队伍组成。这些大大小小涉及几十家企业构成了系统集成商。我们的客户（业主）只需面对地源热泵系统集成商一家，就可以满足实际应用要求，无需面对诸多企业。

北京地质矿产勘查技术院的华清集团是由七家专业类别齐全的子公司组成。集团公司有独立的水文地质设计单位，钻凿队伍，专业的安装施工单位，24小时的售后服务机构。北京市第一例水源热泵项目“华清温泉宾馆”就是由此单位与清华同方合作建成，几年以来，在北京热泵市场，竣工、在建项目、热泵面积超过一半，堪称系统集成商的楷模。

北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司也是一系统集成商。它以中国建筑研究院空调所，北京市地质工程勘察院、北京市创洁联科技有限责任公司，以及诸多水源热泵机组生产厂家、附属设备厂家组成的系统集成商。2002年以来，以集成模式做过的工程有：全国政协宾馆、十八里店中学、楼梓庄医院、来广营医院、华丽联合别墅、北京地面沉降监测中心、北京十七中初中部、酒仙桥实宝来基地、达园宾馆、友谊宾馆、海兴大厦、钢院附中等。

企业资源过度分散，各自为政，单一靠降低价格、恶意竞争是目前北京热泵市场一大隐患，也是诸多企业亟待解决的问题。在GB50366⁃2005地源热泵系统工程技术规范未实施以前，许多工程项目存在问题，产业的集中度和行业的约束度都很低。单个专业公司在热泵市场上打拼就如过江之鲫，单一完成跨学科的工程难度都非常大，困难都非常多。

解决的办法之一就是走集成商的路子，加强各企业间的合作。系统集成成员大多没有资本关联，各企业地位平等，独立运作、财务上独立核算。系统集成的模式，可以快速实施联合，各个单位又有相当的灵活性、选择性，符合目前企业注重速度和控制成本的要求。

如今的热泵市场，系统集成商已经成为企业优势互补，拓展竞争地位，超常规发展的重要手段。当前国家正处于企业创新、技术创新、保护知识产权，经济成分多元化的转型时期，许多企业在产权不甚清晰、治理结构不固定形势下，集成是一种快速取得业绩的捷径。集成各单位（企业）之间基于实力来确定地位，整合的效果取决于各方带入集成体系的能力，它们之间形成共赢的价值网。

20世纪90年代末，随着申奥的成功以及北京对大气环保的更高要求，北京市*提出尽快开发应用可再生能源，清洁能源。取消燃煤锅炉，使首都北京天更蓝、水更绿。在*的积极倡导下，资金快速流入热泵行业。北京清华同方、山东富尔达、沈阳一冷等国内企业迅速投入水源热泵主机生产，同时法国西亚特、意大利克莱门特、日本荏源等国外品牌也打入北京市场。这些主机设备厂家与地质钻探单位共同开发市场，使北京热泵项目快速发展起来。

1999年北京第一例水源热泵项目是由清华同方与北京地质勘查技术院共同合作的结果。

2001年第一例地埋管项目由北京地质矿产勘查技术院在立水桥的北京石化干部管理学院完成。

随着热泵市场的不断发展，也出现一些问题，地矿部门负责地下，主机厂家负责机房、安装单位负责末端、工作界点清晰。但系统调试阶段出现问题时，便形成铁路*各管一段的局面，系统有问题，没有一家说自己的地段有问题，互相推诿。运行出现问题时，多数时候是负荷要求比较大的时段，无论是供暖还是制冷，业主可能要三五天甚至更长的时间查找原因，而更多的情况下是三大部分（地下、机房、末端）的搭配不合理、不匹配，如泵的扬程大小、管径的粗细、管线的拐弯走向等原因。

随着热泵市场的快速发展，人们对热泵行业的认识的提高，业主对系统集成商的需求也更加迫切，寻找一家有实力的企业，对整个项目的每个环节负责。出现问题，不用面对上百家大大小小的企业，即使是一个阀门，全部由系统集成商来承担风险。

图1 地温热泵系统实施的主要环节

图2表示2002年以后具有核心竞争力的地质单位，不再进行单一地下系统的分包施工，而是靠着核心技术，进行系统集成，为业主进行一站式服务。

图2 系统集成单位的运行模式

市场竞争中服务的砝码很重，共生营销在这一重要环节也大有可为。集成商可以在售前、售中、售后等环节合作共同进行宣传，使用示范、指导、代业主运行、换季检修等服务，而取得业主的青睐。

两个或者多个企业组成集成商，共同使用同一品牌，可以低成本的方式迅速提高知名度和美誉度。

1 集成商运作成功的关键四条

（1）合作企业：首先，企业当中要有核心技术（水文地质设计、勘查、钻凿）能力的单位。浅层地能开发应用的源头在地下，它是能源的出处，相当于天然气、煤炭、油等不可再生资源。所以地下系统是整个系统成败的关键。其次，要有一个经验丰富的设计单位，设计系统搭配合理。

（2）创造社会效益与经济效益共融：成员企业在热泵市场上目标统一，协同作战，共同打造集成体的品牌、形象。企业间各自的核心价值观不冲突，与业主一起达到多方共赢，为人类赖以生存的地球创造一个美好环境，为各用户单位创造一个廉价的运行费用。实现各企业自身的发展壮大。

（3）新意识：各企业的核心技术要创新，管理模式要创新，生产工艺要创新，企业只有不断摸索、不断创新，才能在热泵市场上立于不败之地。热泵市场中的企业好比逆水行舟，不进则退。联合体的企业互相选择、互相依存，既紧密又独立，灵活机动，需要一系列科学有效的集成体管理方法。

（4）合理分配合作利益：建立绩效衡量模式对合作进行考核和管理，对集成体各方面来说应该尽可能公平。当合同签订时，制定集成体合作的条款，风险共担、利益均享。

2 市场发展的瓶颈与出路

随着优化能源结构、提高能源利用效率要求的进一步提高，以及相关*、法规的出台，热泵市场将迎来新一轮空前的发展。但目前，热泵行业存在以下问题，将制约热泵市场的发展：

（1）以往热泵市场中存在诸多问题：施工企业良莠不齐，设备厂商单纯靠低价竞争，各个环节脱节、缺乏有效管理，这种资源过度分散，各自为政的局面，势必会阻碍热泵市场的良性循环发展；

（2）热泵系统本身是一个多学科跨专业的科学体系，涉及到水文地质、工程地质、暖通空调、给排水以及电气、自控等多个专业，在整个系统实施过程中，除了各专业相互之间的配合，同时还存在核心技术的问题。在整个热泵系统中，地下系统、主机系统以及末端系统共同搭建成一个完整的空调系统，对于主机和末端系统而言，基于技术成熟、效果稳定，不存在技术难点，唯一要引起重视的问题是系统搭建的合理性。

（3）现在，业内人士普遍认识到：热泵系统正常运转的成败在于地下系统的稳定性和经济性。只有地下系统稳定，才能保证整个热泵系统的使用安全；也只有地下系统搭建的经济合理，才可以将热泵的经济性体现出来。

鉴于上述因素，突破瓶颈，唯一有效的出路就是走系统集成的路子，由具有实力的地质勘查企业牵头，组成集成商联合体，加强设备厂商、施工、安装企业之间的合作，并充分发挥自身企业的优势，强强联合，将优质与便利带给客户的同时，又成就了自身企业的发展，可谓是共赢的结局。

现谨以北京市地质矿产勘查开发总公司热泵工程公司的发展实例简要说明“系统集成”的经营模式：

北京市地质矿产勘查开发总公司隶属于北京市地质矿产勘查开发局，公司成立于1994年，多年从事工程地质、水文地质勘查、水源地勘查、地基基础、降水、地质灾害防范等研究工作，拥有一批多年致力于水文地质研究的专家及专业技术人员，掌握着北京市地下水及水文地质等专业领域的珍贵的第一手资料。

自1998年开始涉足热泵领域。与设备厂商联手，基于自身的优势，承担地下水系统的钻凿工作，先后承接了友谊医院、中国人民*学院、菊儿胡同小区、首钢篮球馆等超过十万平方米的大型建筑物的水源热泵系统水源井钻凿。

鉴于自身在水源井钻凿方面的强大优势，2001年，率先在业界提出“系统集成”的服务理念，即为客户提供包括：前期可研、系统设计、设备采购、施工、安装、系统调试、运行维护、售后服务等“一站式”服务，将服务扩展和延伸至整个热泵系统。

北京市地矿总公司整合自身在水文地质领域的优势，依托自身下属企业——北京市地质工程勘察院，联合在暖通空调领域的专业设计单位——中国建筑研究院空调所、在地源热泵自主研发取得一定科技成果的专业单位——北京市创洁联科技有限责任公司，并吸收诸多国内外著名水源热泵机组生产厂家、附属设备厂家，共同组成系统集成商联合体，共同参与水源热泵系统实施工程，承接了诸多工程实例，并获得了客户的一致好评。