一年四季，清波粼粼的國家大劇院前每天都會迎來無數(shù)游客拍照留念。特別是在雪花飛舞的冬季，不少游客會產(chǎn)生疑問，國家大劇院外不結(jié)冰的水池藏著怎樣的秘密？CCTV-10《創(chuàng)新進(jìn)行時(shí)》欄目3月11日播出的《不結(jié)冰的大劇院》做了詳細(xì)揭秘。原來，正是有了恒有源集團(tuán)的淺層地?zé)崮鼙ｑ{護(hù)航，才造就了“不結(jié)冰的國家大劇院”，多年的實(shí)踐也證明了恒有源集團(tuán)淺層地?zé)崮芗夹g(shù)的節(jié)能環(huán)保。
作為亞洲最大的劇院綜合體，國家大劇院外觀呈半橢球形，殼體外圍環(huán)繞著水色蕩漾的人工湖，總面積達(dá)3.55萬平方米。人工湖水域的設(shè)計(jì)理念來自京城水系，湖水如同一面清澈見底的鏡子，波光與倒影交相輝映，共同托起中央巨大而晶瑩的建筑，為北京城中心地區(qū)增添了一處靈動水景。
國家大劇院的室外露天水池面積約35000㎡，儲水量近15000m3，水深400mm。北京冬季氣溫在攝氏零度以下，如何使人工湖的水冬季不結(jié)冰，也成為一大難題。那么用什么方法能讓國家大劇院的露天大湖在冬天也能擁有一池碧水呢？人工湖水池冬季不結(jié)冰，夏季不長藻，四季清澈的秘訣正是源自恒有源集團(tuán)應(yīng)用淺層地?zé)崮艿牡啬軣岜铆h(huán)境系統(tǒng)。北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院副總工程師李寧波解釋道，地下水的溫度和含水層的深度密切相關(guān)，底下的溫度是恒定的。這也是恒有源集團(tuán)采用淺層地?zé)岜ＷC大劇院人工湖不結(jié)冰的根源。
李寧波說，地下深度不同溫度就不一樣，世界范圍內(nèi)地?zé)崞骄绞敲肯蛳掳倜椎販卦黾蛹s3攝氏度。他指出，地?zé)崮苁侵冈诋?dāng)前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能夠被人類開采利用的這一部分熱能，在全世界范圍內(nèi)可應(yīng)用最廣的是200米以內(nèi)的淺層地?zé)崮堋：阌性醇瘓F(tuán)就是通過地源熱泵技術(shù)充分利用了地?zé)崮?，?shí)現(xiàn)了國家大劇院這個(gè)面積達(dá)35000平方米的露天大湖冬天不結(jié)冰。
國家大劇院外景觀水池加熱系統(tǒng)可采用多種方法，如城市熱力、燃?xì)忮仩t、淺層地?zé)崮艿?。根?jù)技術(shù)分析結(jié)果，采用城市熱力、燃?xì)忮仩t的運(yùn)行成本均高于采用淺層地?zé)崮艿牡啬軣岜铆h(huán)境系統(tǒng)，最終恒有源集團(tuán)的地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)因節(jié)能環(huán)保被采用。李寧波認(rèn)為，讓水面溫度恒定不結(jié)冰，保持理想景觀效果，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能還不污染水源，這些都是地源熱泵技術(shù)的獨(dú)有優(yōu)點(diǎn)。
恒有源單井循環(huán)換熱地能采集系統(tǒng)的機(jī)房與池水處理站相結(jié)合，利用池水循環(huán)換熱裝置作為末端設(shè)備，池水循環(huán)裝置置于四個(gè)站房內(nèi)。冬季池水溫度低，經(jīng)過封閉的循環(huán)系統(tǒng)，將恒溫的地下水與湖水換熱，冬季可以將人工湖的水溫控制在零度以上；夏季池水溫度高，再反向換熱，降低池水溫度。
經(jīng)過勘測發(fā)現(xiàn)，在地下80米深處，地下水溫保持在攝氏13度以上。經(jīng)過封閉的循環(huán)系統(tǒng)，將與恒溫的地下水換熱后的池水注入湖內(nèi)，冬季可以將人工湖的水溫控制在零度以上。夏季抽取12℃的地下水，通過反向換熱，使池水溫度降低，即夏季將池水獲得的太陽輻射熱轉(zhuǎn)移到井水中而使池水降溫；冬季把井水中的熱量提取出來用于加熱池水，這樣就形成一個(gè)將熱量夏儲冬用的生態(tài)冷卻加熱循環(huán)系統(tǒng)。
整套裝置2003年開始施工，2007年11月開始調(diào)試運(yùn)行。在調(diào)試運(yùn)行過程中，根據(jù)北京氣象預(yù)報(bào)提供的溫度、風(fēng)速等參數(shù)，在確保景觀池水不凍及安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則下，制定運(yùn)行方案，以使系統(tǒng)處于最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。在天安門地區(qū)大幅度降溫，甚至最低氣溫達(dá)到-9℃且連續(xù)陰天的情況下，大劇院池水都未結(jié)冰。
恒有源集團(tuán)在國家大劇院采用的這一系統(tǒng)至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行了15年，其無污染，運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢已得到充分的證實(shí)。此工程開創(chuàng)了恒有源集團(tuán)在淺層地?zé)崮苡糜诔厮訜嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)安裝領(lǐng)域的先河，為國內(nèi)淺層地?zé)崮軕?yīng)用行業(yè)提供了重要的數(shù)據(jù)參數(shù)及施工經(jīng)驗(yàn)。
國家大劇院是中國在新世紀(jì)的重點(diǎn)工程，質(zhì)量要求高、工期短、任務(wù)重，交叉施工多，因此必須認(rèn)真做好施工組織設(shè)計(jì)，合理安排人力資源，嚴(yán)格按圖施工。在施工過程中遇到問題及時(shí)同設(shè)計(jì)方溝通解決，保證工程質(zhì)量和工期。
為避免露天水池中滋生微生物，造成水質(zhì)污染，系統(tǒng)管道內(nèi)全部做了襯塑處理。為保證襯塑質(zhì)量，先將機(jī)房水管裝好，沒有任何問題之后，再拆除管道，由專業(yè)廠家對管子進(jìn)行襯塑處理，而后重新將襯塑水管復(fù)位。單井循環(huán)換熱地能采集井則布置在地下室，結(jié)構(gòu)緊湊，布置合理。
國家大劇院景觀水池的地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益顯著，節(jié)能減排明顯，運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用僅是燃?xì)忮仩t費(fèi)用的36%。
單井循環(huán)換熱地能采集技術(shù)收集淺層地下的熱量和冷量來加熱和冷卻池水的地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)是恒有源集團(tuán)發(fā)明的專利技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)突出，設(shè)備初投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，可滿足冬季池水加熱，夏季池水冷卻的要求。單井循環(huán)換熱地能采集技術(shù)具有不移沙、不破壞地下水平衡、不污染地下水，無任何污染等優(yōu)點(diǎn)，是任何燃油、燃?xì)忮仩t不可比擬的。
如今，北京大興國際機(jī)場、北京城市副中心，以及雄安新區(qū)的很多工程都使用了地源熱泵技術(shù)。恒有源集團(tuán)也都參與了其中的工程建設(shè)，僅北京大興國際機(jī)場采取地源熱泵技術(shù)，每年就可減少二氧化碳排放量2.6萬噸。
未來，我國對地?zé)豳Y源的利用方式和場景將越來越豐富，實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、高質(zhì)量發(fā)展。
《中國地?zé)崮堋冯s志歡迎訂閱
《中國地?zé)崮堋肥怯芍袊責(zé)崮艹霭嫔缰鬓k，北京節(jié)能環(huán)保促進(jìn)會淺層地（熱）能開發(fā)利用專業(yè)委員會等協(xié)辦的科技期刊，于香港公開發(fā)行，雙語半年刊。我們的辦刊宗旨是為政府制定能源政策提供參考建議，為地能開發(fā)企業(yè)提供宣傳平臺；為設(shè)計(jì)者、大眾提供交流空間；推廣淺層地?zé)崮芾媒?jīng)驗(yàn)，展示應(yīng)用實(shí)例。
