李元哲:空气源热泵地暖空调拓荒者

提要:10月30日,清华大学建筑学院建筑技术与科学系举行了一场简朴而又热烈的庆祝活动。活动主角是清华大学李元哲教授,中国建设报等媒体与行业协会、李教授的学生代表一起,为李教授80岁生日献上了祝福。
艰难推广,持续进取

  10年前,空气源热泵并不像今天这么热。当时要让社会接受空气源热泵并非易事。当时空气源热泵不被社会接受,不是因为产品和技术不过关,也不是因为用户不需要,而是因为不被国家或地方标准认可。2002年~2006年间,空气源热泵供暖供冷技术在辽宁以南、陕西以西以及南方除海南以外的各省都有应用案例,得出的结果大致如下:1.比直接电采暖节电约60%;2.在寒冷地区每平方米一个冬季电费为8元~12元(按0.48元1度计);3.零污染。但是,当时大多数设计院在项目中仍不敢设计空气源热泵系统,大开发商不敢使用,导致空气源热泵供暖供冷技术推广缓慢。

  不过,李元哲和她的团队并没有放弃推动空气源热泵供暖供冷技术的应用。2005年,该技术引起了北京市海淀区人民政府的注视,获得了区人民政府颁发的“建设节约型海淀优秀奖”。2007年,黑龙江省节能检测中心对安装了空气源热泵供暖供冷系统的北京某小区用户进行实地检测调研,得出了“该系统全冬季能效比大于2.2、能节电60%”的结论。后来,该案例成为“国家发改委信息传播中心最佳节能实践案例”,得以向全社会传播和推广。

  此后,李元哲进一步完善计算理论。2010年~2011年,李元哲以北京地区气象及节能50%民用建筑为对象,进行了系统的计算,提出了针对不同结构的水盘管式辐射采暖地板,由水至地板表面传热热阻及温差的计算公式并在工程中得到验证,进一步得出“采用‘空气源热泵-地板采暖系统’全冬季供水温度在30℃~35℃”的结论。这一结论与2000年美国ASHRAE手册中列出的同种辐射地板的热阻数据一致。

  此后,李元哲在权威刊物上相继发表《关于我国北方寒冷地区采用空气源热泵地板采暖的节能性与舒适性分析》和《室外空气温度波动对空气源热泵采暖室温的影响》等文章,通过实测,进一步证明了在寒冷地区应用空气源热泵低温热水地板采暖的稳定性。

  2011年冬天,上海安贞暖通设备有限公司以薄型预制沟槽水盘管覆盖实木面层,在北京鸿博家园80平方米单元住宅中进行采暖示范工程测试,特意邀请李元哲做测试分析。结果与理论计算中的室温、外温、水温、耗电量等数据相吻合,具有显著的节能效果。

  空气源热泵地暖空调应用终迎春

  经过不懈努力,空气源热泵供暖供冷技术得到了社会广泛认可,尤其得到了国家支持。2012年4月,基于住房和城乡建设部科技项目的“住宅户式空气源热泵低温热水地板辐射采暖技术导则”开始编制。李元哲作为首席专家参加了编写。此后,包括北京市在内,多个地方将空气源热泵供暖供冷列入推荐应用技术目录。

  更让李元哲教授欣慰的是,截至2014年底,北京清华索兰环能技术研究所已在陕西西安、山东临沂、四川成都、江苏连云港等地将该产品成功运用于高层建筑和多层户式建筑采暖,累计面积达几十万平方米。而2013年~2014冬季,相关部门在位于北京昌平的清华阳光50%节能建筑标准的职工住宅宿舍进行了“主被动太阳能与空气源热泵集成进行全冬季地板采暖测试”,结果显示平均室温为20.11℃,每平方米冬季采暖季耗电量为20.72千瓦时,如民用电价以0.5元/千瓦时算,则每平方米冬季取暖费为10.36元。该项目于2014年3月20日经北京市经济和信息化委员会主持通过了专家鉴定。2014年~2015年冬季,清华索兰在北京市延庆县一个面积为115平方米的平房型农宅安装的“空气源热泵-散热器系统”显示,整个冬季每平方米采暖耗电48.4千瓦时,能效比达到2.5,节能60%……

  一个又一个成功项目,昭示着空气源热泵供暖供冷应用的春天已经来临,更加坚定了李元哲教授推广空气源热泵在寒冷地区应用的决心。尽管已经八旬高龄,但李元哲持续研究、改进空气源热泵供暖供冷技术的热情依旧未减。

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