空气源热泵的实验室困境

空气源热泵的实验室困境
——专访中科院广州能源研究所热泵专家马伟斌研究员


前言
在什么样的工况下，应该如何配置一台热泵热水机？
如何解决结霜问题？
直热式热泵和循环式热泵，哪一种的应用前景更为广泛？
……
长期以来，热泵的技术与应用中存在着数不清的“模糊问题”。同一个技术问题，解决的办法五花八门，这是一个行业仍未成熟的典型标志。而解决这一问题需要在两个方面交替努力：研发改进—应用实践。目前，后者的工作主要是各类热泵企业在承担，然而发现问题后，很多企业并不能解决问题。在热泵行业，优秀的人才集中在实验室里，而科研单位虽然拥有研发的能力，却苦于缺乏市场的嗅觉和具体的实践，影响了研发的方向性和针对性，最后使科研成为为研究而研究，脱离了市场和用户。在这方面，我们似乎一直缺少二者有效结合的机制。
为此，笔者访问了中科院广州能源研究所地热实验室的马伟斌研究员，一起探讨了科研单位与热泵企业的行业 问题。
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热泵技术在实验室里诞生，然而出路却在实验室之外。热泵技术引入国内后，中国科研人员很早就开展热泵的研究，并结出了丰硕的成果，但是近年来，热泵在中国的市场化推广和应用的工作，90%以上都是由民营企业完成的。最优秀的热泵技术，在企业；最完整的研发队伍，也在企业。虽然顶尖的科技人才还是在各类政府研究机构和高校，但支撑行业发展的，都是中国的民间科技力量。一个新兴市场即将爆发的前夜，科研单位要依靠敏锐的触觉，做到“与时俱进”，不是一件容易的事。反过来，这一现状妨碍了中国最优秀的科学家从事热泵的研究，从而迟缓了热泵技术的进步与成熟。
对此，中科院广州能源研究所地热实验室的热泵专家马伟斌研究员深有感触。
“我们所在1989年就建立了热泵研究中心，是国内最早建立专门热泵研发中心的科研单位，但几年之后，还是因为种种原因撤消了。”关于撤消的原因，马伟斌没有过多的提及，但清楚这个行业的人都知道，没有市场，肯定是最重要的原因之一。
在本世纪之前的数十年间，极低的油价将热泵牢牢地锁死在实验室里，随着近几年来燃油价格的连续暴涨，热泵技术从故纸堆里被拾起，重出生天。

火热的市场 冷清的科研
中科院广州能源研究所，是中国研究新能源的一个非常极其重要的机构，是华南地区重要的国家新能源与可再生能源高技术创新研究基地、科技产业辐射基地、人才培养基地及科普基地。在热泵界，这个研究所可谓进尽皆知。
目前，该所已形成了以太阳能、海洋能、生物质能、地热能、固体废物能及天然气水合物为重点方向的学科布局；在大力推广应用生物质气化发电、地热热泵新技术、太阳能光热利用技术及城市垃圾处理系统等领域颇有建树，并已形成产业化。
但是地处南方的科研机构，却没有对空气源热泵投入过多的精力。在空气源热泵日益普及的南方地区，研究空气源热泵的科研单位极其稀少。人们之所以知道广州能源研究所，居然是因为他们做了几个比较出色的地源热泵工程！这对整个南方地区的空气源事业而言，不能不说是一个讽刺。
巨大的市场正在形成，这不容质疑，但却少有科研机构将热泵作为研发的重心，原因何在？马伟斌认为，最主要的问题还在体制。我们国家的科研体制是申报制，由上级决定研发的方向和大致方针，科研人员可以申报研究的课题，一旦课题被核准通过，才能得到研究的经费。
马伟斌说，在过去。所有的科研项目都是国家拨款。改革后，是财政拨款和自主创收相结合的方式，科研单位不能像以前那样等靠要，而是要自己挣钱养活自己。这一改变，产生了两方面的作用，一是逼迫科研机构与市场走得更近，不得不想方设法贴近；另一方面，也使科研机构更重视实用的技术，和见效最快的技术。那些见效慢、投入大，或者产出小的项目，很容易被打如冷宫。
具体到热泵这个领域，目前关注的科研人员很多，但真正“出手”的项目不多，为什么？马伟斌认为主要有几个原因：
一是热泵的市场还不够大，特别是空气源热泵。每年整个行业才几个亿的规模。和太阳能动辄上百亿的规模相比实在太小。这样，在选项时，热泵很容易就让位于目前更为红火的项目，比如太阳能、生物油等领域的研究。这些项目应用规模大，周期长，含金量高，有利于发挥出科研机构的技术实力。
二是热泵的应用是跨领域的。现在热泵技术应用最广泛的就是生产热水，这样就涉及到暖通和水系统两个领域。然而在具体申报时，由谁来申报呢？在建筑设计领域，这一问题就非常突出。而在科研领域，搞热泵的一般都是暖通或者空调专家。这里就产生了两个问题，一是这些专家对热泵感兴趣的有多少？他们大多都有自己的研究方向和研究领域，现在多了一个热水，是否还有兴趣吗？其二，就是有兴趣，是否能够申请到研发的项目？申请到了研发的项目，又研发什么呢？
这就涉及到第三个原因——科研单位的倾向。
在中国，有可能投入空气源热泵研发的主要是一些研究院的暖通专业或部门，地源热泵则是地热部门（如广州能研所），再有就是一些高校，比如清华、西安交大、上海交大等国内暖通学术领域的佼佼者。科研机构“喜欢”的项目，要具备几个特点。一是技术纵深要大，就是要有一定的难度和跨度。简单的技术普通企业也能搞，没有太大的意义。有难度但没有发展空间的技术也不行；二是要有大的应用价值，就是市场前景和市场的规模要大。三是要新，项目要符合自主创新的精神。
目前在国内，地源热泵的研究远远领先于空气源热泵，就是因为这几个原因。一方面，地源热泵的规模很大，动辄上千万，在给企业带来利润的同时，也给科研机构留下了一块蛋糕。其次，地源热泵设计了地下的技术，要运用到地质方面的诸多专业知识，其技术跨度和难度都高过空气源热泵，研发的投入不会浅尝辄止。
而空气源热泵呢？确实尴尬，一方面市场容量小，另一方面技术难度也小。原理谁都懂，样本谁都会，大问题没有小问题一堆，这就很难引起科研机构的兴趣。因为很少有科研单位会为一些细枝末节的技术难点去耗费精力。至于是与企业合作，目前生产制造空气源热泵的，又大多数企业都是小厂家，没有很强的经济实力。这使科研机构也不愿意与这些企业打交道。
虽然面临诸多障碍，马伟斌仍然认为，科研机构进入热泵领域是大势所趋。“市场还是太乱，就跟当年的太阳能市场一样。”从事过多年太阳能研发的马伟斌分析说，在广东地区，除非是农村，城市里高层建筑居多，一般高过12层以上的，使用太阳能集热的方式，满足不了居用的热水需要，在珠三角，真正要寻找一款节能的热水产品，还得看热泵。
“热泵的发展这几年很快，在产业提升上，迟早也会走太阳能走过的路。在技术上，现在太阳能光热领域80%真空管，20%的集热板的市场格局，不是一天两天形成的。”马伟斌认为，未来的空气源热泵怎么样，还得靠市场来检验。
虽然面临诸多障碍，马伟斌仍然认为，科研机构进入热泵领域是大势所趋。“市场还是太乱，就跟当年的太阳能市场一样。”从事过多年太阳能研发的马伟斌分析说，在广东地区，除非是农村，城市里高层建筑居多，一般高过12层以上的，使用太阳能集热的方式，满足不了居用的热水需要，在珠三角，真正要寻找一款节能的热水产品，还得看热泵。


文章来源：《热泵市场》杂志